莱斯大学在碳纳米管回收方面取得突破 有助于实现可持续材料

盖世汽车讯 据外媒报道，莱斯大学（Rice University）研究人员发现，碳纳米管（CNT）纤维可以完全回收，而不损失其结构或性能。这表明CNT纤维有望成为传统材料（如金属、聚合物和更大的碳纤维）的可持续替代品，众所周知，这些材料很难回收。这一研究具有里程碑意义，是迈向可持续循环经济的重要一步。

（图片来源：莱斯大学）

莱斯大学Matteo Pasquali教授表示：“回收一直是材料行业的一个挑战，其中碳纤维根本无法回收，只能把它们切成短段进行降级循环。随着CNT纤维的使用规模不断扩大，我们希望了解这些新材料未来是否能够以及如何被回收。令人吃惊的是，我们发现碳纳米管纤维的可回收潜力远远超过现有工程材料，从而为这一主要环境问题提供了解决方案。”

该团队使用了溶液纺丝CNT纤维，这是通过将纤维级商用CNT溶解在氯磺酸（一种常见的工业溶剂）中而制成的。在报废回收过程中，不同公司以不同工艺制造的材料通常被聚集在一起，因此评估多材料源对纤维制造工艺和纤维性能的影响非常重要。由不同制造商生产的不同类型CNT制成的纤维，最初被加工成单独的单一来源原始纤维，然后合并并与氯磺酸混合以进行回收。令人吃惊的是，这两种纤维混合后发生完全再溶解，没有迹象表明两种源材料分离成不同的液相。这种再溶解材料被纺成混合源再生纤维，并保留与原始纤维相同的结构和取向。

化学研究生Michelle Durán-Chaves表明：“通过使用两种不同来源的碳纳米管，我们确保回收过程能够体现现实生活条件。值得一提的是，这种回收纤维表现出同等的机械强度、电导率、热导率和排列性，这在工程材料领域是前所未有的。”

这项研究揭示了几项重要发现，使CNT纤维成为可持续实践进程中的有前景材料。其中最重要的是，CNT纤维具有完全可回收性。与传统材料（特别是聚合物和碳纤维）在回收过程中质量下降不同，回收后的CNT纤维可100%保留原始特性。研究人员Ivan R. Siqueira表示：“这意味着CNT纤维可以在高要求应用中使用和重复使用，而不会影响性能，从而延长其生命周期，并减少对新原材料的需求。”

另外，研究人员证明，比起传统的金属和聚合物回收方法，CNT纤维的回收效率更高。这些传统方法通常涉及高能耗、危险化学品或劳动密集型分类，而CNT纤维可以在不进行分类的情况下进行回收，因为不同来源的纤维可以结合起来，用于生产优质再生材料。当达到一定规模时，这种简单的回收过程将明显减少与材料制造相关的浪费、能耗和二氧化碳排放。

Durán-Chaves表示：“对航空航天、汽车和电子等行业，完全回收CNT纤维的能力具有广泛的意义。研究人员希望，这能为实现可用于飞机、车辆、民用基础设施等领域的完全可回收复合材料铺平道路，最终帮助各行业减少环境影响。”