华盛顿州立大学研究团队因风力涡轮机材料回收技术获能源部奖项

华盛顿州立大学的一个研究团队因其在风力涡轮机材料回收领域的工作，获得了美国能源部的奖项。该团队是全美20个获得75,000美元首阶段奖金的团队之一，此奖金使其有资格参加总奖金为510万美元的比赛第二阶段。该项目由两党基础设施法案资助。

尽管高达85%的风力涡轮机材料可以被重新使用，研究人员仍在努力有效回收构成风力涡轮机叶片的碳纤维和玻璃纤维材料，这些叶片的平均使用寿命约为20年。机械与材料工程学院的教授张进文（音译）领导的该项目表示：“第一代风力涡轮机叶片现在正被淘汰。”

由于碳纤维增强材料难以回收——不同于可以简单熔化重用的塑料牛奶瓶，风力涡轮机叶片中使用的复合材料含有热固性树脂。这些树脂一旦制成，就会不可逆地固化，无法轻易还原为原始材料。除了风力涡轮机外，碳纤维增强塑料还被广泛应用于航空和汽车等多个行业，因为它们既轻又强。

研究生布莱恩·布利斯（音译）说：“这是一个正在成长的领域。它们正变成普通商品——不仅仅是特殊材料，并且在没有一些非常聪明的解决方案时它们很难被回收。”

过去，研究人员主要通过机械研磨或使用非常高的温度或强腐蚀性化学品来分解这些材料，以回收有价值的碳纤维。然而，这一过程通常会损坏碳纤维。使用的腐蚀性化学品不仅危险且难以处理，还会破坏复合材料中的基体树脂，产生化学品的混合物和额外的废物问题。

张进文及其在复合材料与工程中心的团队已经开发了一种新的化学回收方法，使用温和的路易斯酸作为催化剂和一种环境友好型、温和的工业溶剂来分解热固性树脂。研究人员能够保留碳纤维以及以一种可重新使用的有用形式保存树脂材料。他们的配方在200度以下的温度和常压下工作，无需压力室。

张教授指出：“压力室会增加操作成本以及资本投资。”他补充说：“对于我们的系统而言，一个高沸点的有机溶剂是完美的，工业界对此已习以为常。”

通过将材料切割成碎片后，研究人员可以在三小时内分解碳纤维材料，并且仍然保持原始碳纤维的强度属性。

复合材料与工程中心的科学家赵宝明（音译）将这种反应介质称为“神奇溶剂”，它具有独特的化学属性，提供了优秀的分离能力。
他们的过程可以在不产生任何二次废物的情况下，以连续或半连续的方式进行。溶剂流经废料并溶解基体树脂，然后可以使用水沉淀法收集。

布利斯说：“然后我们可以回收这种溶剂，由于它具有很好的温度和长期稳定性，我们可以回收它并用于下一批回收。这意味着随着我们规模的扩大，我们可以在过程中降低成本。”

作为奖项的一部分，研究人员将致力于优化他们的过程，扩大规模，并展示半批次过程。

张教授说：“我们的过程是新颖的、创造性的、独一无二的，因为这是我们第一次能够在连续的过程中以及在温和温度下进行回收。这对回收来说是一个巨大的好处。连续的化学回收过程在其他地方尚未见过。”

信息来源：news.wsu.edu

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