Stiklo pluoštas, kurio eksploatavimo laikas pasibaigęs, paverčiamas silicio karbidu! Užsienyje buvo sukurtas dar vienas naujas stiklo pluošto perdirbimo būdas

 Stiklo pluoštassustiprintas plastikas (GFRP) naudojamas labai įvairiai – nuo ​​orlaivių komponentų iki vėjo turbinų menčių. Tačiau būtent dėl ​​savo tvirtumo ir universalumo,stiklo pluoštastaip pat labai sunku išmesti. Dėl to dauguma stiklo pluošto atliekų, pasibaigus jų naudojimo laikui, yra užkasamos sąvartynuose.
Norėdami išspręsti šią problemą, Rice universiteto mokslininkai ir bendradarbiai sukūrė naują, energiją taupantį perdirbimo metodą, kuris paverčia GFRP į silicio karbidą, kuris plačiai naudojamas puslaidininkiuose, švitriniame popieriuje ir kituose gaminiuose. Tyrimas paskelbtas žurnale Nature Sustainability.
„GFRP naudojamas labai dideliems daiktams gaminti, ir dažniausiai visą lėktuvo sparno konstrukciją arba vėjo turbinos mentes užkasame sąvartyne“, – sakė chemijos, medžiagų mokslo ir nanoinžinerijos profesorius Jamesas Touras. Ryžiais." GFRP šalinimas tokiu būdu nėra tvarus. Kol kas nėra gerų perdirbimo būdų."

1. GFRP atliekų tvarkymas
Didėjant reguliavimo agentūrų spaudimui keisti ir tobulinti eksploatuoti netinkamų transporto priemonių perdirbimo metodus, labai reikia geresnių GFRP atliekų tvarkymo būdų. Nors kai kurie bandė sukurti būdus, kaip gydyti GFRP naudojant deginimą arba tirpinimą, Yi Cheng, podoktorantūros tyrėjas, dirbantis Tour Lab ir jaunesnysis bendradarbis Rice koledže, sako, kad šie metodai nėra idealūs, nes jiems reikia daug išteklių. sukelti aplinkos taršą.

"Šios medžiagos stiklo pluošto paviršiuje yra plastiko, o deginant plastiką susidaro daug nuodingų dūmų", - sako Chengas." Bandymas ištirpinti GFRP taip pat yra problemiškas, nes tirpikliai gamina daug rūgščių ar šarmų atliekų. Norėjome rasti daugiau aplinkai nekenksmingas būdas elgtis su šia medžiaga“.
2. Silicio karbidas švitriniam popieriui ir puslaidininkiams
Tull laboratorija jau pateko į antraštes, kurdama naujas atliekų apdorojimo ir perdirbimo programas naudojant „flash Joule“ šildymo technologiją. „Flash Joule“ šildymas yra technologija, kuri elektros srovę praleidžia per vidutinio atsparumo medžiagą, kad ji greitai įkaistų iki itin aukštos temperatūros ir paverstų kitomis medžiagomis. „Tour“ sako, kad sužinojęs apie problemas, susijusias su GFRP apdorojimu iš kolegų iš JAV Gynybos departamento Išplėstinių tyrimų projektų agentūros, jis manė, kad toks turbo šildymas gali paversti GFRP į silicio karbidą, kuris plačiai naudojamas puslaidininkiuose ir švitriniame popieriuje. Jau žinojome, kad jei kaitinsime metalo chlorido ir anglies mišinį šildant džauliu, galime gauti metalo karbidų – ir vienoje demonstracijoje pagaminome silicio karbidą“, – sako Tour. Taigi galėjome panaudoti šį darbą. GFRP transformavimo į silicio karbidą procesą.

Šis naujas procesas sumala GFRP į plastiko ir anglies mišinį; prireikus įpilama daugiau anglies, kad mišinys taptų laidus elektrai. Tada mokslininkai naudoja aukštą įtampą, naudodami du elektrodus, kad padidintų temperatūrą iki 1600–2900 laipsnių. „Aukšta temperatūra skatina plastiko ir anglies pavertimą silicio karbidu“, – aiškina Tour.“ Galime pagaminti dviejų skirtingų rūšių silicio karbidą, kuris gali būti naudojamas skirtingiems tikslams. Tiesą sakant, vienas iš silicio karbidų pasižymi puikia talpa ir įvertinkite našumą kaip akumuliatoriaus anodo medžiagą."

3. Vyksta pigaus proceso didinimas
Nors šis pradinis tyrimas buvo koncepcijos įrodymas, atliktas laboratorijoje, Tour ir kolegos pradėjo bendradarbiauti su išorės įmonėmis, siekdami išplėsti procesą, kad jis būtų naudojamas plačiau. GFRP perdirbimo eksploatacinės išlaidos yra mažesnės nei 0,05 USD už kilogramą, o tai yra daug pigiau ir ekologiškiau nei deginimas ar tirpinimas. Norint tinkamai išplėsti šį naują metodą, prireiks laiko ir geros inžinerijos, tačiau Tour sako, kad jis džiaugiasi, kad jo laboratorija sugebėjo sukurti tvarų metodą, kaip GFRP atliekas paversti silicio karbidu.