Team udvikler miljøvenligt, flammehæmmende kulstofplast ideel til genbrug

Der er udviklet et flammehæmmende kulfiberforstærket kompositmateriale. Korea Institute of Science and Technology (KIST) annoncerede, at et forskerhold fra dets Institute of Advanced Composite Materials, ledet af Dr. Yong chae Jung brugte plante-oprindet garvesyre til at udvikle en flammehæmmende kulfiber-forstærket plast (CFRP), og præsenterede også en metode til dets miljøvenlige genbrug.

CFRP, et kompositmateriale, der indeholder kulfiber, som er omkring fire gange lettere end stål og dog 10 gange stærkere, er meget udbredt i rumfart, bil, skibsbygning, og sportsudstyrsindustrien. Strukturelt, CFRP består af kulfiber og epoxyharpiks, som tjener funktioner i dette kompositmateriale svarende til de respektive roller, som armeringsstænger og cement spiller i betonkonstruktioner. For at opnå mekanisk stivhed, bindingen af ​​kulfiber og epoxyharpiks i CFRP skal være stærk. I øvrigt, CFRP skal være brandsikkert, da det bruges til formål, der er tæt forbundet med hverdagen, f.eks., brug som byggemateriale. For at inducere disse egenskaber i CFRP, nogle gange syntetiseres det med tilsætningsstoffer.

På grund af dets modtagelighed for varme, CFRP var blevet gjort brandsikkert ved at tilføje et halogen flammehæmmer. Imidlertid, brugen af ​​halogen i CFRP blev forbudt på verdensplan, fordi det danner giftige stoffer, når det forbrændes til genbrug. Som sådan, opgaven var at lave CFRP flammehæmmende ved brug af en ikke-giftig, sikkert materiale.

Jung Yong-chae, chefforsker ved KIST's Institute of Advanced Composite Materials, søgt at forbedre den mekaniske stivhed og flammehæmning af CFRP med garvesyre, et miljøvenligt stof. Garvesyre binder karakteristisk stærkt med kulfiber. Det bliver også til trækul, når det brændes. Forkullet garvesyre fungerer som en barriere, der blokerer for tilstrømningen af ​​ekstern ilt. Ved at fremstille epoxyharpiks fra garvesyre og blande det i kulfiber, KIST-forskerholdet har med succes udviklet en CFRP, der er stærk og flammehæmmende.

I modsætning til konventionel epoxyharpiks, der er sårbar over for varme, epoxyharpiks fremstillet af garvesyre er flammehæmmende og behøver ingen tilsætningsstoffer. Det betyder, at de giftige stoffer, der dannes ved forbrænding af CFRP til genanvendelse, ikke længere vil være et problem. Også, fordi konventionel CFRP, når den brændes, reducerede ydeevnen af ​​dens epoxyharpiks, udelukker fuldstændig genbrug, forskergruppen kom med en ny genbrugsmetode.

Ved at opløse CFRP i vand i en superkritisk væsketilstand - dvs. temperatur og tryk over et indstillet niveau - over 99% af CFRP kunne genvindes uden reduceret kulfiberydelse. Det blev også fundet, at epoxyharpiks, når det blev opløst, producerede et stof kaldet "kulpletter, " som kan bruges som elektronisk materiale (Optronics, Sensing, Biobilleddannelse osv.). I modsætning til metoden med genanvendelse ved forbrænding, som brænder epoxyharpiks op og efterlader kun den ufuldstændige kulfiber, der skal genanvendes, denne nye metode til genbrug muliggør genbrug af alle komponenter i et kompositmateriale.

Chefforsker Dr. Jung sagde, "Vi har skabt et kompositmateriale med et udvidet anvendelsesområde, som er en dramatisk forbedring i forhold til konventionel kulfiberforstærket plast med hensyn til flammehæmning, mekanisk stivhed, og genanvendelighed. Disse forbedrede egenskaber er væsentlige, idet de bestemmer anvendelsesområdet for nævnte kompositmateriale." Han tilføjede, "Vi vil gennemgå strukturen af ​​dette kompositmateriale for at opnå endnu forbedrede egenskaber og for yderligere at udvide rækkevidden af ​​dets anvendelse."