採用簡單的熱源,即可快速而經濟地分離可拆卸接頭
可拆卸接頭項目是英國國家複合材料中心技術推廣(TPT)計劃的一部分,該項目通過與牛津布魯克斯大學合作,旨在驗證和提高牛津布魯克斯大學在粘合劑剝離技術方面開展的學術工作的技術準備水平。
由英國國家複合材料中心(NCC)與牛津布魯克斯大學(OBU)聯合開發的一項新技術,意味著現在只需採用簡單的熱源,即可快速而經濟地將複合材料結構拆解開來。
這項領先世界的研究成果,使得對複合材料部件的修理和拆卸變得更加容易,從而對更廣泛的產品,包括汽車、飛機和風機葉片等的設計、使用和報廢后的回收帶來革命性的影響。
牛津布魯克斯大學的研究人員們證實,向現成的結構膠中加入低成本的添加劑,在將粘接接頭的溫度提高到大約160°C時,就能在6s的時間內分解開複合材料部件。
現在,英國國家複合材料中心已經證明了這種新方法作為其技術推廣計劃(旨在將新的想法從實驗室轉移到市場中)的一部分,在工業應用中是有效的。
將少量的可膨脹石墨(廣泛用於防火)或熱可膨脹微珠添加到通常用於粘接複合材料部件的粘合劑中,這些添加劑在正常情況下對部件性能的影響極小,但當加熱到所需溫度時,施加一定的力,即可使部件「爆裂」。
這意味著,在不久的將來,可以在製造過程中輕易地對複合材料部件進行重新定位和使用,從而減少浪費,並能在運行中修復,使用壽命結束時,還能有效地回收利用。
英國國家複合材料中心研發工程師Lucy Eggleston說:「這是一項非常令人興奮的開發成果,特別是當可持續性日益為行業帶來重大挑戰時。以往,當部件損壞或使用壽命結束時,通常被歸類為廢品而被丟棄。採用這項技術,我們可以將這些結構拆解開來進行修理、重新配置,或者以不同的方式使用,這能夠提高可用性。」
比如,為減輕車重,汽車行業正在尋求增加複合材料和粘接部件的用量。
為滿足報廢指令要求,汽車還必須確保85%是可回收的。
這項新技術將允許機械工程師使用簡單的熱槍來更換損壞的部件。
回收商則可以將整輛車放進低溫爐中,看著它們在幾秒鐘內自我拆解開。
其他可能受益的行業還包括航空航天和可再生能源行業。
每年報廢的商用飛機大約有600架,較為現代化的機型大量使用了昂貴的碳纖維,在某些情況下,用量甚至高達總重量的50%。
雖然碳纖維昂貴,但是,當前回收技術的局限性卻使得回收碳纖維的成本較高。
風機葉片也同樣如此,它通常由採用輕木芯材的玻璃纖維複合材料蒙皮與金屬或碳纖維的梁製成,據估計,到2035年,由於使用壽命結束,英國將要退役的海上渦輪發電廠每年將產生高達10000 t的渦輪葉片等待處置,價值可能高達36.4億英鎊。
牛津布魯克斯大學連接技術研究中心負責人James Broughton教授補充說:「我們一直在尋找剝離結構粘合劑的方法已有大約10年的時間,通過技術推廣計劃,我們與英國國家複合材料中心展開了合作,這使我們能夠證明我們研究的技術已準備就緒。現在我們能夠與工業界合作,為特定的應用優化這項技術,並根據需要為他們量身訂製。」