Pochi giorni fa, il professore dell'Università di Washington Aniruddh Vashisth ha pubblicato un articolo sull'autorevole rivista internazionale Carbon, affermando di aver sviluppato con successo un nuovo tipo di materiale composito in fibra di carbonio. A differenza del CFRP tradizionale, che non può essere riparato una volta danneggiato, i nuovi materiali possono essere riparati ripetutamente.
Pur mantenendo le proprietà meccaniche dei materiali tradizionali, il nuovo CFRP offre un ulteriore vantaggio: può essere riparato ripetutamente sotto l'azione del calore. Il calore può riparare eventuali danni da fatica del materiale e può anche essere utilizzato per decomporre il materiale quando deve essere riciclato al termine del ciclo di vita. Poiché il CFRP tradizionale non è riciclabile, è importante sviluppare un nuovo materiale che possa essere riciclato o riparato utilizzando energia termica o riscaldamento a radiofrequenza.
Il professor Vashisth ha affermato che la fonte di calore può ritardare indefinitamente il processo di invecchiamento del nuovo CFRP. In senso stretto, questo materiale dovrebbe essere chiamato Vitrimeri rinforzati con fibra di carbonio (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). Il polimero di vetro (Vitrimeri) è un nuovo tipo di materiale polimerico che combina i vantaggi delle plastiche termoplastiche e termoindurenti, inventato dallo scienziato francese Professor Ludwik Leibler nel 2011. Il materiale Vitrimeri utilizza un meccanismo di scambio dinamico dei legami, che può eseguire lo scambio chimico reversibile in modo dinamico quando riscaldato, e allo stesso tempo mantenere una struttura reticolata nel suo complesso, in modo che i polimeri termoindurenti possano autoripararsi e riprocessarsi come i polimeri termoplastici.
Al contrario, i materiali compositi in fibra di carbonio comunemente noti sono materiali compositi a matrice di resina rinforzata con fibra di carbonio (CFRP), che possono essere suddivisi in due tipologie: termoindurenti o termoplastici a seconda della diversa struttura della resina. I materiali compositi termoindurenti contengono solitamente resina epossidica, i cui legami chimici possono consolidare permanentemente il materiale in un unico corpo. I compositi termoplastici contengono resine termoplastiche relativamente morbide che possono essere fuse e riprocessate, ma ciò inevitabilmente influisce sulla resistenza e sulla rigidità del materiale.
I legami chimici nel vCFRP possono essere connessi, disconnessi e riconnessi per ottenere una "via di mezzo" tra materiali termoindurenti e termoplastici. I ricercatori del progetto ritengono che i Vitrimeri possano sostituire le resine termoindurenti ed evitare l'accumulo di compositi termoindurenti nelle discariche. I ricercatori ritengono che il vCFRP rappresenterà un importante passaggio dai materiali tradizionali ai materiali dinamici, con una serie di impatti in termini di costo del ciclo di vita, affidabilità, sicurezza e manutenzione.
Attualmente, le pale eoliche sono uno dei settori in cui il CFRP è ampiamente utilizzato, e il loro recupero è sempre stato un problema in questo campo. Dopo la scadenza del periodo di servizio, migliaia di pale fuori servizio sono state smaltite in discarica, con un impatto ambientale enorme.
Se il vCFRP può essere utilizzato per la produzione di pale, può essere riciclato e riutilizzato semplicemente riscaldandolo. Anche se la pala trattata non può essere riparata e riutilizzata, può almeno essere decomposta dal calore. Il nuovo materiale trasforma il ciclo di vita lineare dei compositi termoindurenti in un ciclo di vita ciclico, il che rappresenterà un grande passo avanti verso lo sviluppo sostenibile.
Se il vCFRP può essere utilizzato per la produzione di pale, può essere riciclato e riutilizzato semplicemente riscaldandolo. Anche se la pala trattata non può essere riparata e riutilizzata, può almeno essere decomposta dal calore. Il nuovo materiale trasforma il ciclo di vita lineare dei compositi termoindurenti in un ciclo di vita ciclico, il che rappresenterà un grande passo avanti verso lo sviluppo sostenibile.
Data di pubblicazione: 09-11-2021
