華盛頓州立大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)因其在風(fēng)力渦輪機(jī)材料回收領(lǐng)域的工作，獲得了美國(guó)能源部的獎(jiǎng)項(xiàng)。該團(tuán)隊(duì)是全美20個(gè)獲得75,000美元首階段獎(jiǎng)金的團(tuán)隊(duì)之一，此獎(jiǎng)金使其有資格參加總獎(jiǎng)金為510萬(wàn)美元的比賽第二階段。該項(xiàng)目由兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案資助。

盡管高達(dá)85%的風(fēng)力渦輪機(jī)材料可以被重新使用，研究人員仍在努力有效回收構(gòu)成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的碳纖維和玻璃纖維材料，這些葉片的平均使用壽命約為20年。機(jī)械與材料工程學(xué)院的教授張進(jìn)文（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的該項(xiàng)目表示：“第一代風(fēng)力渦輪機(jī)葉片現(xiàn)在正被淘汰。”

由于碳纖維增強(qiáng)材料難以回收——不同于可以簡(jiǎn)單熔化重用的塑料牛奶瓶，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中使用的復(fù)合材料含有熱固性樹(shù)脂。這些樹(shù)脂一旦制成，就會(huì)不可逆地固化，無(wú)法輕易還原為原始材料。除了風(fēng)力渦輪機(jī)外，碳纖維增強(qiáng)塑料還被廣泛應(yīng)用于航空和汽車等多個(gè)行業(yè)，因?yàn)樗鼈兗容p又強(qiáng)。

研究生布萊恩·布利斯（音譯）說(shuō)：“這是一個(gè)正在成長(zhǎng)的領(lǐng)域。它們正變成普通商品——不僅僅是特殊材料，并且在沒(méi)有一些非常聰明的解決方案時(shí)它們很難被回收。”

過(guò)去，研究人員主要通過(guò)機(jī)械研磨或使用非常高的溫度或強(qiáng)腐蝕性化學(xué)品來(lái)分解這些材料，以回收有價(jià)值的碳纖維。然而，這一過(guò)程通常會(huì)損壞碳纖維。使用的腐蝕性化學(xué)品不僅危險(xiǎn)且難以處理，還會(huì)破壞復(fù)合材料中的基體樹(shù)脂，產(chǎn)生化學(xué)品的混合物和額外的廢物問(wèn)題。

張進(jìn)文及其在復(fù)合材料與工程中心的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種新的化學(xué)回收方法，使用溫和的路易斯酸作為催化劑和一種環(huán)境友好型、溫和的工業(yè)溶劑來(lái)分解熱固性樹(shù)脂。研究人員能夠保留碳纖維以及以一種可重新使用的有用形式保存樹(shù)脂材料。他們的配方在200度以下的溫度和常壓下工作，無(wú)需壓力室。

張教授指出：“壓力室會(huì)增加操作成本以及資本投資。”他補(bǔ)充說(shuō)：“對(duì)于我們的系統(tǒng)而言，一個(gè)高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑是完美的，工業(yè)界對(duì)此已習(xí)以為常。”

通過(guò)將材料切割成碎片后，研究人員可以在三小時(shí)內(nèi)分解碳纖維材料，并且仍然保持原始碳纖維的強(qiáng)度屬性。

復(fù)合材料與工程中心的科學(xué)家趙寶明（音譯）將這種反應(yīng)介質(zhì)稱為“神奇溶劑”，它具有獨(dú)特的化學(xué)屬性，提供了優(yōu)秀的分離能力。
他們的過(guò)程可以在不產(chǎn)生任何二次廢物的情況下，以連續(xù)或半連續(xù)的方式進(jìn)行。溶劑流經(jīng)廢料并溶解基體樹(shù)脂，然后可以使用水沉淀法收集。

布利斯說(shuō)：“然后我們可以回收這種溶劑，由于它具有很好的溫度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，我們可以回收它并用于下一批回收。這意味著隨著我們規(guī)模的擴(kuò)大，我們可以在過(guò)程中降低成本。”

作為獎(jiǎng)項(xiàng)的一部分，研究人員將致力于優(yōu)化他們的過(guò)程，擴(kuò)大規(guī)模，并展示半批次過(guò)程。

張教授說(shuō)：“我們的過(guò)程是新穎的、創(chuàng)造性的、獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)檫@是我們第一次能夠在連續(xù)的過(guò)程中以及在溫和溫度下進(jìn)行回收。這對(duì)回收來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的好處。連續(xù)的化學(xué)回收過(guò)程在其他地方尚未見(jiàn)過(guò)。”

信息來(lái)源：news.wsu.edu

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