탄소 섬유:더러운 비밀
탄소 섬유를 가진 원더 소재는 청정 경제를위한 원더 소재로 점점 더 유명 해지고 있습니다. 고강도와 낮은 무게의 그것의 유일한 조합은 풍력 혁명을 몰고 비행기를 연료효율에게 하는 것을 도왔습니다.
탄소 섬유 터빈 블레이드는 전통적인 섬유 유리 모델보다 길고 단단하여 바다에서 더 탄력 있고 덜 시원한 조건에서 더 효율적입니다.
자동차 제조업체들은 또한 더 가볍고 효율적인 차량을 만들 수 있는 소재의 잠재력을 깨우고 있다. 맥클라렌은 최근 셰필드에 탄소 섬유 스포츠카를 제조하기 위해 공장을 개설 할 계획을 발표했다.
그러나 탄소 섬유에는 더러운 비밀이 있습니다:하이테크 물자는 생성하기 위하여 낭비하고 재생하기 어렵습니다.
매립 용 초과 폐기물
강하고 가벼운 복합 재료 산업이 좋아하기 위해 탄소 섬유는 플라스틱 고분자 수지와 결합됩니다. 그러나 복합 재료의 시트가 종종 손으로 쌓이는 제조 공정은 낭비입니다.
재활용 회사 엘지 탄소 섬유에 따르면,이 탄소 섬유 시트의 거의 1/3 이 공장 바닥에 있습니다. 재료가 제품으로 만들어 않는 경우,그것의 대부분은 궁극적으로 매립지에 끝날 것,이 회사는 말한다.
환경 자선 녹색 동맹에서 2 월에 보고서 나열 탄소 섬유 재활용 및 재사용에 대 한 준비를 신속 하 게 조치를 취 하지 않는 한 미래에 폐기물 문제를 만들 수 있는 몇 가지 새로운 재료 중 하나.
연구원과 신생 기업이 수수께끼를 해결하기 위해 경주하고 있습니다. 그들은 매립지에서 탄소 섬유를 전환 할 수 있다면,그들은 자동차,자전거 및 기타 응용 프로그램의 수십 재활용 탄소 섬유의 사용을위한 문을 열 수 있습니다. 그들은 또한 처녀 물자의 생산이 과정의 에너지 집약적인 부분이기 때문에 많은 에너지를 절약할 수 있었습니다.
핵심 문제는 탄소 섬유가 단순히 알루미늄처럼 녹아서 개혁될 수 없다는 것이다. 탄소 섬유 복합 재료는 고온 및 압력에서 경화되는 접착제와 같은 폴리머 내에 고정 된 길고 정확하게 정렬 된 탄소 섬유에서 강도를 얻습니다. 일단 치료해,이 거친 중합체의 대부분은 귀중한 섬유를 개심케 하기 위하여 녹고 떨어져 점화되거나 화학적으로 녹여야 하지 않을 것입니다.
웨스트 미들랜드 더들리 근처의 시설에서 탄소 섬유는 2009 년부터 폴리머를 연소시켜 탄소 섬유를 재활용하고 있습니다. 바르 테가,탄소 섬유 기술 허브로 부상 콜로라도에 본사를 둔 시작은 화학 물질과 비슷한 작업을 수행합니다.
둘 다 새로운 섬유보다 더 짧고 뒤죽박죽되어 무거운 짐을 견딜 수있는 능력을 떨어 뜨린다 고 노팅엄 대학의 기계,재료 및 제조 공학 책임자 인 스티브 피커링은 말한다.
재활용 탄소 섬유는 종종 테니스 라켓과 골프 클럽에서 끝나며,낮은 무게(탄소 섬유의 캐시)가 강도보다 더 중요하다고 피커링은 말합니다. “여전히 좋은 재료이지만 알루미늄 및 기타 복합 재료와 같은 다른 저렴한 재료보다 훨씬 낫지는 않습니다.”라고 그는 덧붙입니다.
탄소섬유의 미래
피커링의 연구팀은 재활용 섬유를 액체에 분산시켜 작은 노즐을 통해 재편성하는 방법을 연구하고 있다. 그는이 과정이 궁극적으로 자동차 용으로 충분히 강한 재활용 탄소 섬유로 이어질 것이라고 생각합니다.
보다 효율적인 재활용은 비용에도 큰 영향을 미칠 수 있다고 그는 말합니다. 자동차 부품의 재료로서 탄소 섬유는 현재 철강보다 20 배,알루미늄보다 10 배 더 비쌉니다.
탄소 섬유 관련 스타트업인 콜로라도에 기반을 둔 말린다의 크리스 캐퍼는 비용을 절감할 수 있는 범위가 있다는 데 동의한다. 이 회사는 낮은 온도에서 재 성형 및 수리 할 수있는 새로운 폴리머를 개발했으며–쉽게 변형 할 수 있기 때문에 탄소 섬유 자동차 부품이 현재 걸릴 수있는 몇 시간이 아닌 1 분 이내에 스탬프 처리 될 수 있습니다.
“우리는 재활용 섬유를 신제품에 통합하기위한 2 차 시장을 창출함으로써 탄소 섬유 비용을 떨어 뜨리는 것을 상상한다”고 카퍼는 말한다.
하룻밤 사이에 일어나지 않을 것입니다. 주요 자동차 제조 업체는 과거에 새로운 재료를 포용 느린 입증했다: 예를 들어,포드는 6 년이 걸렸으며 10 억 달러의 비용이 들었다.
“게다가,우리는 따라 잡기 위해 기존의 탄소 섬유 화학 및 개발 50 년이있다,”카퍼는 말한다.
좋은 소식은 탄소 섬유 제품이 오래 지속된다는 것입니다:현재 세대의 풍력 터빈 블레이드와 전기 자동차는 적어도 10 년 동안 난파 마당으로 향하지 않을 것입니다. 아마도 2 세대가 은퇴 할 무렵,우리는 땅에 구멍보다 귀중한 탄소 섬유를 넣는 것이 더 좋은 곳을 갖게 될 것입니다.
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