碳纖維
 

    從汽車前后蓋板到電子產品外殼，輕質高強的碳纖維復合材料日漸流行；然而當這些消費品舊了壞了，身上覆蓋的黑色新材料卻難以消解，更何談二次利用。但上海交大18日宣布，經過5年來的前瞻攻關，成功開發出擁有完全自主知識產權的碳纖維復合材料廢棄物低成本回收技術和裝備，達到具有國際水平的規模化生產能力，填補了國內這一領域空白。

    從飛機、汽車、自行車到賽艇，從球拍、釣竿、登山杖到船槳，由碳纖維制成的熱固性樹脂基復合材料，即碳纖維復合材料，被喻為當今世界的“新材料之王”.它們只有頭發絲十分之一細，強度卻是鋼的十倍。正是由于其耐高溫高壓、不溶又不熔的“金鐘罩”特性，也極難進行回收。預測至2020年，全球廢棄的碳纖維復合材料制品可達5萬噸，其中碳纖維成分2.5萬噸以上，按平均價格200元/千克計算，價值約合人民幣50億元。其力學強度和電、磁、熱性能，幾乎與原有碳纖維相當，可用來重新制備高性能復合材料。若通過掩埋或焚燒方法處理，既污染環境，又浪費資源。

    為打通“黑科技”的這道瓶頸，上海交大學化學化工學院王新靈教授團隊得到市發改委“上海交大大型民機創新工程”項目資助，由楊斌副教授負責研發規模化新型裂解回收技術，目前實現了碳纖維復合材料廢棄物的年處理能力超過200噸。據了解，全球僅德國、日本和美國的3家公司擁有回收處理碳纖維復合材料廢棄物的產業化技術。與國際相比，交大回收技術在廢棄物處理前可保留其大尺寸，免除廢棄物切割、粉碎工序，更重要的是保持了再生碳纖維的足夠長度，提高了再利用價值。楊斌告訴記者，這套技術路徑只需花費原先1/3的能耗，就可重新實現原材料90%的高性能。

    先進復合材料領域著名專家杜善義院士表示，這是對碳纖維復合材料應用領域做出的突破性貢獻，涉及產業發展可持續性的戰略問題。據悉，經上海交大研發，航空航天復合材料廢棄物不能填埋、在倉庫中大量堆積無法消化的問題現已成功解決。未來，這項技術將為汽車輕量化、低碳化發展提供共性技術保障和環保合規依據，為綠色制造、循環經濟打下基礎。

    延伸閱讀

     碳纖維（carbon fiber,簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。

    碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。

    應用領域：復合材料，土木建筑，航空航天，汽車材料，纖維加固，體育用品。

責任編輯：班英飛

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