Birkaç gün önce, Washington Üniversitesi profesörü Aniruddh Vashisth, uluslararası saygın dergi Carbon'da yeni bir karbon fiber kompozit malzeme türü geliştirdiğini iddia eden bir makale yayınladı. Hasar gördükten sonra tamir edilemeyen geleneksel CFRP'nin aksine, yeni malzemeler defalarca tamir edilebiliyor.
Geleneksel malzemelerin mekanik özelliklerini korurken, yeni CFRP (karbon fiber takviyeli polimer) yeni bir avantaj daha sunuyor: Isı etkisi altında tekrar tekrar onarılabiliyor. Isı, malzemenin yorulma hasarlarını onarabilir ve ayrıca kullanım ömrünün sonunda geri dönüştürülmesi gerektiğinde malzemenin ayrıştırılması için de kullanılabilir. Geleneksel CFRP geri dönüştürülemediği için, termal enerji veya radyo frekanslı ısıtma kullanılarak geri dönüştürülebilen veya onarılabilen yeni bir malzeme geliştirmek önemlidir.
Profesör Vashisth, ısı kaynağının yeni CFRP'nin yaşlanma sürecini süresiz olarak geciktirebileceğini söyledi. Aslında bu malzemeye Karbon Elyaf Takviyeli Vitrimer (vCFRP, Karbon Elyaf Takviyeli Vitrimer) denmelidir. Cam polimer (Vitrimer), 2011 yılında Fransız bilim insanı Profesör Ludwik Leibler tarafından icat edilen, termoplastik ve termoset plastiklerin avantajlarını birleştiren yeni bir polimer malzeme türüdür. Vitrimer malzeme, ısıtıldığında dinamik bir şekilde tersine çevrilebilir kimyasal bağ değişimi gerçekleştirebilen ve aynı zamanda bir bütün olarak çapraz bağlı bir yapıyı koruyabilen dinamik bağ değişimi mekanizmasını kullanır; böylece termoset polimerler, termoplastik polimerler gibi kendi kendini onarabilir ve yeniden işlenebilir.
Buna karşılık, yaygın olarak karbon fiber kompozit malzemeler olarak adlandırılanlar, reçine yapısına göre termoset veya termoplastik olmak üzere ikiye ayrılabilen karbon fiber takviyeli reçine matrisli kompozit malzemelerdir (CFRP). Termoset kompozit malzemeler genellikle epoksi reçine içerir ve bu reçinedeki kimyasal bağlar, malzemeyi kalıcı olarak tek bir gövde halinde birleştirir. Termoplastik kompozitler ise eritilebilen ve yeniden işlenebilen nispeten yumuşak termoplastik reçineler içerir, ancak bu kaçınılmaz olarak malzemenin mukavemetini ve sertliğini etkiler.
vCFRP'deki kimyasal bağlar, termoset ve termoplastik malzemeler arasında bir "orta yol" elde etmek için bağlanabilir, ayrılabilir ve yeniden bağlanabilir. Proje araştırmacıları, Vitrimerlerin termoset reçinelerin yerini alabileceğine ve termoset kompozitlerin çöplüklerde birikmesini önleyebileceğine inanıyor. Araştırmacılar, vCFRP'nin geleneksel malzemelerden dinamik malzemelere doğru büyük bir geçiş olacağına ve tam yaşam döngüsü maliyeti, güvenilirlik, güvenlik ve bakım açısından bir dizi etkiye sahip olacağına inanıyor.
Günümüzde, CFRP kullanımının yaygın olduğu alanlardan biri de rüzgar türbini kanatlarıdır ve bu alanda kanatların geri kazanımı her zaman bir sorun olmuştur. Hizmet süresinin sona ermesinin ardından, binlerce kullanım ömrünü tamamlamış kanat, çöplük alanlarına atılarak çevreye büyük bir zarar vermektedir.
Eğer vCFRP bıçak üretiminde kullanılabilirse, basit bir ısıtma işlemiyle geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir. İşlem görmüş bıçak tamir edilemese ve yeniden kullanılamasa bile, en azından ısı ile parçalanabilir. Bu yeni malzeme, termoset kompozitlerin doğrusal yaşam döngüsünü döngüsel bir yaşam döngüsüne dönüştürerek sürdürülebilir kalkınmaya doğru büyük bir adım atacaktır.
Eğer vCFRP bıçak üretiminde kullanılabilirse, basit bir ısıtma işlemiyle geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir. İşlem görmüş bıçak tamir edilemese ve yeniden kullanılamasa bile, en azından ısı ile parçalanabilir. Bu yeni malzeme, termoset kompozitlerin doğrusal yaşam döngüsünü döngüsel bir yaşam döngüsüne dönüştürerek sürdürülebilir kalkınmaya doğru büyük bir adım atacaktır.
Yayın tarihi: 09.11.2021
