在應(yīng)對(duì)碳纖維廢棄物日益增多的挑戰(zhàn)中，一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了新曙光。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在碳纖維廢棄物再利用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》。該技術(shù)通過(guò)獨(dú)特的固態(tài)火焰處理工藝，實(shí)現(xiàn)了碳纖維廢棄物的高效高值化回收，為解決行業(yè)難題提供了可持續(xù)方案。

隨著航空航天、風(fēng)電等產(chǎn)業(yè)對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料需求的激增，其生產(chǎn)廢料和報(bào)廢制品的處置問(wèn)題愈發(fā)突出。傳統(tǒng)處理方式存在能耗高、污染大等弊端，難以滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。研究團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)思維，采用鎂粉與碳酸鈣粉末作為反應(yīng)介質(zhì)，結(jié)合自蔓延高溫合成技術(shù)，開(kāi)發(fā)出固態(tài)火焰升級(jí)回收工藝。該技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)將碳纖維邊角料、預(yù)浸料及復(fù)合材料等廢棄物轉(zhuǎn)化為石墨烯接枝碳纖維和石墨烯粉末，產(chǎn)物性能顯著提升。

微觀檢測(cè)顯示，新工藝制備的石墨烯與碳纖維通過(guò)C-C共價(jià)鍵實(shí)現(xiàn)強(qiáng)結(jié)合，形成穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)。這種特殊結(jié)構(gòu)使石墨烯接枝碳纖維的增強(qiáng)效果優(yōu)于原始材料，在增強(qiáng)石墨材料和電磁干擾屏蔽領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，固態(tài)火焰處理過(guò)程中，鎂元素通過(guò)電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)顯著降低環(huán)氧樹(shù)脂分解中間體的鍵能，促進(jìn)碳氧鍵斷裂和碳碳鍵重組，從而驅(qū)動(dòng)石墨烯生成及其在碳纖維缺陷處的定向接枝。

與傳統(tǒng)熱回收和焚燒技術(shù)相比，該工藝具有顯著的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。生命周期評(píng)估顯示，固態(tài)火焰技術(shù)的全球變暖潛能值降低40%以上，累積能源需求減少35%，有效降低了碳排放和能源消耗。這項(xiàng)突破不僅為碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)提供了閉環(huán)解決方案，也為其他高分子材料回收利用提供了技術(shù)范式，對(duì)推動(dòng)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。