韩国研发环保阻燃碳纤维增强型复合材料 可用于航空航天/汽车等

据外媒报道，韩国科学技术院宣布，由高级复合材料研究所的Yong Chae Jung博士领导的一个研究小组开发了一种阻燃碳纤维增强复合材料，该材料由从植物中提取的单宁酸制成。与此同时，该团队还提出了一种环保的材料回收方法。

CFRP是一种含有碳纤维的复合材料，其重量是钢的4倍，但强度是钢的10倍。它被广泛应用于航空航天、汽车、造船和体育器材行业。在结构上，碳纤维布由碳纤维和环氧树脂组成，其功能与混凝土结构中的钢筋和水泥类似。为了达到一定的机械强度，碳纤维布中的碳纤维和环氧树脂必须牢固地结合在一起。此外，碳纤维增强塑料还必须是耐火的，因为它经常用于与日常生活密切相关的应用，如建筑材料。为了使碳纤维增强塑料表现出这样的特性，有时需要用添加剂合成碳纤维增强材料。由于碳纤维增强塑料的耐热性，添加卤素阻燃剂可以提高其耐火性。然而，全球禁止在碳纤维增强塑料中使用卤素，因为这种化学物质在焚烧和回收过程中会产生有物质。因此，目前的任务是使用无安全的材料生产耐火CFRP。

KIST高级复合材料研究所首席研究员Jung Yong-chae试图使用一种环保物质——单宁酸——来提高CFRP的机械强度和阻燃性。单宁酸的特点是它能够与碳纤维紧密结合，并在燃烧过程中转化为木炭。燃烧后的单宁酸起到阻挡外界氧气流入的作用。通过使用单宁酸制造环氧树脂并将其混合到碳纤维中，KIST的研究团队成功地开发出了一种坚固的阻燃CFRP。与容易受热的传统环氧树脂不同，由单宁酸制成的环氧树脂具有阻燃性，不需要添加剂，这意味着燃烧碳纤维增强塑料进行回收时产生有物质将不再是问题。此外，由于传统CFRP在焚烧过程中环氧树脂性能下降，无法实现完全回收。研究小组还提出了一种新的回收方法。通过将碳纤维增强塑料溶解在超临界流体状态水中，可以回收99%以上的碳纤维增强材料，而不会降低碳纤维的性能。研究还发现，环氧树脂的溶解会产生一种名为“碳点”的物质，可以用作电子材料。与焚烧回收方法不同，环氧树脂的焚烧只能回收不完整的碳纤维，而这种新的回收方法可以回收复合材料的所有成分。

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