I tak, owszem, obecnie istnieją już metody pozwalające na częściową naprawę kompozytów z włókna węglowego. Nie są one jednak zazwyczaj na tyle skuteczne, żeby element naprawiony w taki sposób nadawał się w pełni do ponownego użytku.
Wszak carbon to materiał, który wykorzystywany jest w bardzo zaawansowanych konstrukcjach, bardzo często poddawanych ekstremalnym obciążeniom. Dlatego też takie elementy, jeśli zostaną uszkodzone, są najczęściej wyrzucane.
Naprawa włókna węglowego jest możliwa
Zespół naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego stwierdził, że istnieje pewna metoda naprawy włókna węglowego. O ile włókno spełnia odpowiednie warunki. Zacznijmy od początku: obecnie większość produktów z włókna węglowego jest wytwarzana z dwóch typów polimerów wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP): termoutwardzalnych i termoplastycznych.
Częściej stosowanym rodzajem są CFRP termoutwardzalne, zawierające polimer epoksydowy, który zapewnia dużą sztywność takiego tworzywa, ale – raz utwardzony – bardzo trudno poddaje się późniejszej obróbce. CFRP termoplastyczne z kolei wykorzystują bardziej miękki klej polimerowy, który można w razie potrzeby stopić. Niestety, nie są one tak mocne ani sztywne jak termoutwardzalne CFRP.
Czytaj również: Czy włókno węglowe można ulepszyć? Można. Wystarczy sól
Mając na uwadze te właściwości obu rodzajów CFRP, zespół z Waszyngtonu kierowany przez prof. Aniruddhę Vashistha skupił się na badaniu właściwości nowej grupy materiałów tworzonych z włókna węglowego, zwanych vitrimerami wzmacnianymi włóknem węglowym (vCFRP). Naukowcy twierdzą, że łączą one najlepsze właściwości duroplastów i termoplastów.
Vitrimery, tak samo jak polimery termoutwardzalne od których pochodzą, początkowo tworzą bardzo silne wiązania chemiczne, co w efekcie końcowym bardzo skutkuje mocnym i sztywnym materiałem. Różnica polega na tym, że te wiązania można chwilowo poluzować (czy też osłabić) za pomocą tradycyjnych źródeł ciepła lub źródeł ciepła o częstotliwości radiowej, co pozwala na przykład na samoregenerację pęknięć lub innych defektów powstałych na takim tworzywie. Gdy vitrimery ostygną, ogniwa odbudowują się, a materiał odzyskuje swoją siłę.
W ten sposób podobno możliwe jest wielokrotne naprawianie uszkodzonych lub zdegradowanych vCFRP, a ostatecznie rozłożenie ich w celu recyklingu.
Materiały te mogą zmienić liniowy cykl życia tworzyw sztucznych na ich recykling, co byłoby wielkim krokiem w kierunku zrównoważonego rozwoju – mówi prof. Nikhil Koratkar.
