לפני מספר ימים פרסם פרופסור Aniruddh Vashist מאוניברסיטת וושינגטון מאמר בכתב העת הסמכותי הבינלאומי Carbon, וטען שהוא פיתח בהצלחה סוג חדש של חומר מרוכב מסיבי פחמן.בניגוד ל-CFRP המסורתי, שלא ניתן לתקן לאחר פגיעה, חומרים חדשים ניתנים לתיקון שוב ושוב.
תוך שמירה על התכונות המכניות של חומרים מסורתיים, ה-CFRP החדש מוסיף יתרון חדש, כלומר, ניתן לתקן אותו שוב ושוב תחת פעולת החום.חום יכול לתקן כל נזקי עייפות של החומר, וניתן להשתמש בו גם לפירוק החומר כאשר יש צורך למחזר אותו בתום מחזור השירות.מכיוון שלא ניתן למחזר CFRP מסורתי, חשוב לפתח חומר חדש שניתן למחזר או לתקן באמצעות אנרגיה תרמית או חימום בתדר רדיו.
פרופסור ושיסט אמר שמקור החום יכול לעכב ללא הגבלת זמן את תהליך ההזדקנות של ה-CFRP החדש.למהדרין, החומר הזה צריך להיקרא Carbon Fiber Reinforced Vitrimers (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers).פולימר זכוכית (Vitrimers) הוא סוג חדש של חומר פולימרי המשלב את היתרונות של פלסטיק תרמופלסטי ופלסטיק תרמוסטי שהומצא על ידי המדען הצרפתי פרופסור לודוויק לייבלר בשנת 2011. החומר של Vitrimers משתמש במנגנון חילופי קשרים דינמי, שיכול לבצע חילופי קשרים כימיים הפיכים בצורה דינמית כשהם מחוממים, ובו זמנית לשמור על מבנה צולב בכללותו, כך שפולימרים תרמוסטיים יכולים להיות מרפאים מעצמם ומעובדים מחדש כמו פולימרים תרמופלסטיים.
לעומת זאת, המכונה בדרך כלל חומרים מרוכבים של סיבי פחמן הם חומרים מרוכבים מסיבי פחמן (CFRP), אותם ניתן לחלק לשני סוגים: thermoset או תרמופלסטי בהתאם למבנה השרף השונה.חומרים מרוכבים תרמוסיים מכילים בדרך כלל שרף אפוקסי, הקשרים הכימיים שבהם יכולים לגבש את החומר לצמיתות לגוף אחד.חומרים מרוכבים תרמופלסטיים מכילים שרפים תרמופלסטיים רכים יחסית הניתנים להמסה ולעיבוד מחדש, אך הדבר ישפיע בהכרח על החוזק והקשיחות של החומר.
ניתן לחבר, לנתק ולחבר את הקשרים הכימיים ב-vCFRP כדי להשיג "קרקע ביניים" בין חומרים טרמוסטים לחומרים תרמופלסטיים.חוקרי הפרויקט מאמינים ש-Vitrimers יכולים להפוך לתחליף לשרפים תרמוסטיים ולהימנע מהצטברות של חומרים מרוכבים תרמוסטיים במזבלות.חוקרים מאמינים כי vCFRP יהפוך למעבר משמעותי מחומרים מסורתיים לחומרים דינמיים, ויהיה לו שורה של השפעות במונחים של עלות מחזור חיים מלא, אמינות, בטיחות ותחזוקה.
נכון להיום, להבי טורבינות רוח הם אחד התחומים שבהם השימוש ב-CFRP גדול, והחלמה של להבים תמיד הייתה בעיה בתחום זה.לאחר תום תקופת השירות, הושלכו למזבלה אלפי להבים שפרשו בצורת מטמנה, דבר שגרם להשפעה עצומה על הסביבה.
אם ניתן להשתמש ב-vCFRP לייצור להבים, ניתן למחזר אותו ולעשות בו שימוש חוזר על ידי חימום פשוט.גם אם לא ניתן לתקן את הלהב המטופל ולעשות בו שימוש חוזר, לפחות ניתן לפרק אותו בחום.החומר החדש הופך את מחזור החיים הליניארי של חומרים מרוכבים תרמוסיטים למחזור חיים מחזורי, שיהיה צעד גדול לקראת פיתוח בר קיימא.
אם ניתן להשתמש ב-vCFRP לייצור להבים, ניתן למחזר אותו ולעשות בו שימוש חוזר על ידי חימום פשוט.גם אם לא ניתן לתקן את הלהב המטופל ולעשות בו שימוש חוזר, לפחות ניתן לפרק אותו בחום.החומר החדש הופך את מחזור החיים הליניארי של חומרים מרוכבים תרמוסיטים למחזור חיים מחזורי, שיהיה צעד גדול לקראת פיתוח בר קיימא.
זמן פרסום: נובמבר-09-2021