탄소 섬유는 업계에서 "재료의 왕"과 "블랙 골드"로 알려져 있습니다. 경량, 고강도, 내식성의 특성을 가지고 있으며 항공, 항공 우주, 에너지, 운송, 풍력 블레이드, 건설 교량, 군사 장비 및 기타 분야에서 널리 사용되며 국방 및 민간 생산에 중요한 재료입니다. 그리고 인생.

최근 몇 년 동안 탄소 섬유 산업이 급속한 발전에 접어 들면서 탄소 섬유 복합재의 적용이 증가하고 생산 공정에서 점점 더 많은 폐기물이 발생했습니다. 업계 전문가들은 탄소 섬유 산업 체인의 모든 측면에서 폐기물이 발생하고 생산 및 제조 공정의 스크랩 비율만 30%에서 50%에 달한다고 지적합니다. 게다가 CFRP는 수리가 어렵고 손상의 일부도 폐기됩니다.

탄소 섬유 복합재는 자연 조건에서 분해될 수 없기 때문에 많은 양의 스크랩과 폐기물이 매립될 수밖에 없습니다. 통계에 따르면 2018년 한해 전 세계 탄소섬유 사용량은 92,600톤에 이르렀고, 이 중 스크랩량은 30,300톤이었습니다. 이것은 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 엄청난 자원 낭비입니다.

상온 CFRP 분해 및 재활용 기술

연구팀은 CFRP를 저온에서 간단하게 분해할 수 있는 기술을 개발했다. CFRP를 용액에 담그면 단시간에 탄소 섬유를 수지에서 분리할 수 있으며 동시에 수지 원료를 재활용할 수 있습니다.

이 기술은 가공이 어려운 CFRP를 원재료로 되돌려 전량 재활용하는 획기적인 신기술입니다. 이 기술은 인체에서 일어나는 산화 환원 반응의 구조에서 영감을 얻었다.

CFRP가 강한 이유는 탄소 섬유와 플라스틱의 결합 때문입니다. 탄소 섬유는 쉽게 부러지지 않고 강하지만 쉽게 구부러집니다. 탄소섬유를 수지와 결합시키면 가벼움과 강도를 모두 갖춘 우수한 소재가 되어 놀라운 강도의 탄소섬유와 플라스틱의 강력한 결합을 이루지만 반대로 재활용에 큰 걸림돌이 되기도 한다.

CFRP에 사용되는 열경화성 플라스틱은 일단 굳으면 분해가 매우 어려워 장기간 소각하거나 매립해야만 폐기할 수 있다. 이전에는 재활용을 위해 CFRP 내의 SS 결합을 파괴할 수 있는 메르캅토에탄올(mercaptoethanol)을 재활용에 사용했지만 이 물질은 독성이 강하고 안전하지도 않고 환경 친화적이지 않습니다.

연구개발팀은 천연 생체재료를 물에 녹인 후 유기용매에 첨가하여 CFRP를 넣고 상온에서 몇 시간 동안 교반한 후 CFRP 내 수지를 용해시켜 액상으로 만드는 것에 주목하였다.

원리는 생체 구조 재료의 성질을 이용하여 CFRP의 SS 결합을 재구성하여 수지의 SS 결합을 대체하고, 분해된 수지를 유기용매에 녹이는 것이다.

분해는 CFRP에서 SS 키를 교체하여 이루어집니다.

CFRP를 용제에 함침 → 3시간 교반 후 → 수지가 완전히 용해되고 탄소섬유가 완전히 분리됨 → CFRP 분해 후 용해

유해한 물질을 사용하지 않고 단순히 생물학적 물질을 용액에 첨가하는 것만으로 강력한 CFRP를 분해하여 재사용할 수 있는 이 기술은 에너지 절약 및 환경 보호 시대에 CFRP 대중화의 핵심이 될 것으로 기대됩니다.