Исследователи из Национального университета Сингапура разработали способ переработки отходов углеродных композитов, используемых в авиации и других высокотехнологичных отраслях, в аэрогели. Эти новые материалы могут применяться для теплоизоляции, звукопоглощения и сбора нефти при разливах. Работа опубликована в журнале Waste Management.
Композиты из углеродного волокна и эпоксидной смолы широко используются в аэрокосмической промышленности, ветроэнергетике, автомобилестроении и судостроении благодаря своей легкости, прочности и коррозионной стойкости. Однако эпоксидная смола относится к термореактивным полимерам: после отверждения ее нельзя расплавить и переработать как обычный пластик. Это делает утилизацию таких материалов крайне сложной.
Большинство существующих методов переработки направлены только на извлечение углеродных волокон, а эпоксидную смолу обычно уничтожают, выбрасывают или используют как низкосортный побочный продукт. Многие из этих процессов требуют высоких температур, агрессивных химикатов или значительных энергозатрат.
Сингапурские ученые предложили иной подход: они механически измельчают композитные отходы в смесь мелкого порошка и коротких волокон, смешивают ее с целлюлозным связующим и подвергают сублимационной сушке. В результате образуется легкая пористая структура, похожая на губку, с множеством мельчайших взаимосвязанных пор. Большая часть объема заполнена воздухом, что замедляет передачу тепла. Испытания подтвердили низкую теплопроводность материала, что делает его пригодным для легкой изоляции.
Помимо теплоизоляции, аэрогели показали хорошее звукопоглощение, что открывает перспективы их использования в шумозащитных покрытиях. После дополнительной обработки, придающей водоотталкивающие свойства, материал эффективно впитывал нефть — это позволяет применять его для ликвидации разливов и разделения нефтяных смесей с водой. Лабораторные тесты на клеточных культурах также не выявили токсичности, что допускает дальнейшее изучение материала для экологических и биомедицинских задач.
Сейчас коллектив ищет партнеров в аэрокосмической, производственной и перерабатывающей отраслях. Дальнейшие планы включают масштабирование технологии, а также оценку ее экономической и экологической эффективности для промышленного использования. Авторы подчеркивают, что главная цель — превратить проблемные отходы в ценный ресурс, а не просто утилизировать их.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найден способ превращать стеклобой в материалы для покрытий и фильтров.