由于碳纤维强度高且质量轻, 所以它在航空航天, 汽车和能源等众多工业领域都有着十分广泛的应用. 然而, 较高的成本限制了许多制造商对它的使用.
Vartega是一家总部设在科罗拉多的新技术公司, 该公司正在努力改变这种状况. 它的团队已经开发出一种新型碳纤维回收工艺, 这将推动可持续发展和普及碳纤维.
在一个研发杂志的采访中, Vartega的CEO和创始人Andrew Maxey说: '碳纤维是一种很有价值的材料, 人们之前把它们当做垃圾而填埋处理是十分浪费的, 但是以前人们就是这么做的. 我们的研究可以保留碳纤维价值并让它重新得到应用. 回收碳纤维比制造原始碳纤维要简单得多, 因此, 回收碳纤维更具成本效益. 我们采用这种材料可进一步降低下游应用的成本. '
它是如何工作的?
Vartega生产过程的原料大多来自高等级预浸碳纤维废料, 如用于航空业的材料报废率通常为30%. 昂贵的废料被回收和再利用可以减少价值损失, 并且可以最大限度地提高碳纤维的环境效益. 航空航天结构中的废碳纤维可以应用于飞机内饰, 汽车应用, 消费电子产品和体育用品中.
这个回收工艺每年可以从垃圾填埋场转移数千吨的垃圾, 并为下游的消费者提供更便宜的碳纤维产品, 否则他们就可能负担不起.
Maxey说: '我们可以采用未固化的后工业碳纤维废料, 并尽可能的除去树脂, 一旦我们做到这一点, 我们就得到了一个干燥的再生碳纤维, 它具有与原始碳纤维相同的机械性能. '
碳纤维如何循环利用取决于它的原始状态. 连续碳纤维不论是织成织物还是朝同一方向排列, 都可以被回收并保持其纤维长度. 当从模型中切割碳纤维时, 生产废料基本上被切碎, 并加入到热塑性塑料中.
Maxey解释说: '在这种情况下, 碳纤维的力学性能仍然是相同的, 但由于纤维的长度不同, 复合材料的性能可能会有所不同. 不连续纤维增强热塑性塑料具有不同于连续纤维复合材料的性能. '
应用
Maxey说: 'Vartega已经开始将它自己分成了几个部分. 公司发明了自己的3D打印机灯丝, 里面含有回收的碳纤维, 该产品已经进入市场. 这个产品背后的理念是为那些对3D打印感兴趣的普通人提供负担得起的碳纤维选择. '
Maxey说: '它的打印质量非常好, 操作比较简易而且具有很好的机械性能, 我们认为这是一个非常令人兴奋的领域, 业余爱好者和制造商可以购买回收的材料, 但它们拥有着与新材料同样好的性能. '
Vartega已经与一些行业的公司进行合作, 其中包括位于Colorado的炼金术自行车有限公司, 该公司利用Vartega的技术使得自行车的寿命更长. Maxey说: '他们的碳纤维自行车车架是手工制作的, 我们回收他们的废材, 然后为他们制造并提供3D打印部件, 这可应用于自行车原型和新零件的设计. '
Vartega也致力于汽车行业的再生碳纤维应用 , 其中包括在注射成型, 引擎罩下以及内外部车身面板等方面的应用. 在汽车工业中, 碳纤维具有十分显著的效益.
Maxey说: '你可以用少量的碳纤维制造出与铝或钢具有同样性能的部件, 这样有助于减轻汽车重量, 提高燃油经济性, 还可以增强新一代电动汽车的蓄电能力. 汽车的电池组重量可达几百磅, 还有一些像大屏幕, 激光雷达传感器和其他储能元件的新技术设备, 这些设备都比较笨重, 所以制造商肯定有兴趣在保持其原有性能的基础上, 进一步降低车辆的重量. '
Vartega还致力于发展一些长期的项目, 并希望在其他几个领域实现商业化. 他们的目标是未来五年内, 在主要供应商和废品发生源这两个国内市场间经营碳纤维回收设施.
Maxey说: '我们的技术是模块化的, 这使我们能够定位到废料源, 同时也接近客户, 未来的12到24个月, 我们将在这里部署商业系统, 以支持下游客户和相关需求. '