環境友好、阻燃且可回收的碳纖維複合材料

一種阻燃碳纖維增強複合材料已被開發出來。

韓國科學技術院（簡稱KIST）宣布，其先進複合材料研究所的一個研究小組在Yong chae Jung博士的領導下，採用源自植物的鞣酸開發了一種阻燃碳纖維增強塑料（CFRP），同時還提出了一種環保的回收方法。

碳纖維複合材料（CFRP）要比鋼輕約4倍，但強度卻是鋼的10倍，因而被廣泛地應用於航空航天、汽車、造船和體育設備等行業。

從結構上講，CFRP由碳纖維和環氧樹脂構成，它們各自在複合材料中所提供的功能，類似於鋼筋和水泥在混凝土結構中發揮的作用。

為了達到力學剛度，碳纖維與環氧樹脂在CFRP中的結合必須牢固。

此外，CFRP必須防火，因為其應用領域通常與日常生活密切相關，比如，用作建築材料。

為了在CFRP中產生這種特性，有時需要使用添加劑。

由於具有熱敏性，通常需要添加滷素阻燃劑來使CFRP防火。

然而，全球已禁止在CFRP中使用滷素，因為它在焚燒回收時會產生有毒物質。

因此，當務之急是使用一種無毒、安全的材料來使CFRP阻燃。

作為KIST的先進複合材料研究所的首席研究員，Jung Yong-chae博士尋求採用鞣酸（一種環保物質）來提高CFRP的力學剛性和阻燃性。

鞣酸具有與碳纖維結合緊密的特點，燃燒時會變成木炭，燒焦的鞣酸起到阻擋外界氧氣流入的屏障作用。

通過用鞣酸來製備環氧樹脂並與碳纖維共混，KIST的研究團隊設法開發出了一種堅固且阻燃的CFRP。

與容易受熱的傳統環氧樹脂不同，由鞣酸製備的環氧樹脂具有阻燃性且無需添加劑，這意味著在焚燒回收CFRP時產生的有毒物質將不再是個問題。

此外，由於傳統的CFRP在燃燒時會降低其中環氧樹脂的性能，且不能完全回收，因此該研究小組想出了一種新的回收方法。

以超臨界流體狀態將CFRP溶解在水中，也就是說，溫度和壓力要超過設定的水平，這樣，CFRP的回收率就能達到99%以上且不降低碳纖維的性能。

同時還發現，環氧樹脂在溶解時產生了一種所謂「碳點」的物質，它可被用作一種電子材料（光電、傳感和生物成像等）。

與焚化回收的方法不同，這種方法是焚燒環氧樹脂，僅剩下不完整的碳纖維有待回收。

總之，這種新的回收方法可以回收複合材料中的所有組成部分。