哈工大团队突破碳纤维废弃物回收技术，实现资源高效利用
来源：科技日报
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科技日报记者 朱虹
2月11日，哈尔滨工业大学向科技日报记者透露，该校材料科学与工程学院费维栋教授、王黎东教授团队与空间环境与物质科学研究院盛捷副研究员团队在碳纤维废弃物再生技术领域取得突破性进展。相关研究成果近日发表于《自然·通讯》。这项技术为解决日益增长的碳纤维废弃物处理难题提供了可持续且经济可行的方案，对推动循环经济发展具有重要意义。
随着碳纤维增强环氧树脂复合材料在航空航天、风电等领域的广泛应用，其生产废料及报废制品数量持续攀升。如何实现碳纤维废弃物的高效、高值化回收利用已成为行业面临的重大课题。研究团队创新性地采用镁粉和碳酸钙粉末作为反应物，基于自蔓延高温合成技术，实现了在固态火焰中对碳纤维废弃物的快速升级回收。实验证实，该技术能将碳纤维边角料、预浸料及复合材料等多种废弃物成功转化为石墨烯接枝碳纤维和石墨烯粉末，所得产物在增强石墨材料和电磁干扰屏蔽等领域具有广阔应用前景。
微观机理分析表明，石墨烯-碳纤维界面形成了C-C共价键，实现了石墨烯与碳纤维的高强度结合，使得石墨烯接枝碳纤维的增强效果甚至优于原始碳纤维。机理研究显示，在固态火焰过程中镁扮演了关键角色，其通过电子转移效应显著弱化环氧树脂分解中间体中芳基-氧键的键能，促进C-O键的断裂和C-C键的互联，从而驱动环氧树脂向石墨烯的转化以及石墨烯在碳纤维缺陷位点的接枝。相较于传统热回收和焚烧工艺，该项固态火焰升级回收技术具有更低的全球变暖潜能值和累积能源需求。
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