Zespół kierowany przez profesora Wanga Huaiyuana z Wydziału Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu w Tianjin pomyślnie opracował nowatorską żywicę epoksydową, która łączy-odporność na wysoką temperaturę, wysoką wytrzymałość i wytrzymałość oraz możliwość recyklingu dzięki innowacyjnemu projektowi struktury molekularnej, łamiąc-długo utrzymujący się „dylemat huśtawki”, który nęka branżę. Odpowiednie wyniki badań opublikowano niedawno w międzynarodowym czasopiśmie *Advanced Materials*. Żywica epoksydowa, ze względu na doskonałe właściwości adhezyjne, wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję chemiczną, jest szeroko stosowana w strategicznych dziedzinach, takich jak nowa energia i opakowania elektroniczne. Jest to niezbędny, kluczowy materiał w nowoczesnej, wysokiej klasy-produkcji, często nazywany „niewidzialnym szkieletem” współczesnego przemysłu, którego wielkość rynku światowego przekracza 13 miliardów dolarów. W moim kraju żywica epoksydowa jest również ważnym materiałem bazowym do produkcji łopat turbin wiatrowych. Jednakże w miarę jak urządzenia do wytwarzania energii wiatrowej stopniowo wchodzą w okres wycofania z eksploatacji, rocznie powstaje około 5800 ton odpadów materiałów kompozytowych z żywicy epoksydowej, które obecnie składowane są głównie na składowiskach lub w spalarniach, co powoduje nie tylko marnowanie zasobów, ale także presję na środowisko. Głównym wyzwaniem w recyklingu żywicy epoksydowej jest „dylemat huśtawki” związany z wydajnością. Tradycyjne żywice epoksydowe po utwardzeniu tworzą-trójwymiarową strukturę sieciową, przypominającą „niezniszczalną sieć rybacką”. Osiągnięcie równowagi pomiędzy wysoką wytrzymałością, wysoką odpornością na ciepło, ciągliwością i przetwarzalnością zawsze stanowi wyzwanie.-Hartowanie wymaga poświęcenia odporności na ciepło, a poprawa odporności na ciepło prowadzi do kruchości. To nie tylko ogranicza jego zastosowanie w ekstremalnych środowiskach, ale także staje się głównym wąskim gardłem w krajowej produkcji i ekologizacji wysokiej jakości żywic epoksydowych. Zespół profesora Wang Huaiyuana zaczął od projektu molekularnego, sprytnie osadzając odwracalne „pary jonów zasadowych”{{19}kwasowych” w sztywnej sieci tradycyjnych żywic epoksydowych. Te pary jonowe pełnią w materiale podwójną rolę: są zarówno „miniaturowymi amortyzatorami” pochłaniającymi energię uderzenia, jak i „inteligentnymi katalizatorami” inicjującymi rekombinację wiązań w wysokich temperaturach. Taka konstrukcja pozwala nowemu materiałowi zachować ultra.wysoką wytrzymałość (78 MPa) i odporność na ciepło (temperatura zeszklenia powyżej 245 stopni Celsjusza), przy jednoczesnym osiągnięciu odporności na pękanie wynoszącej 8,2 megadżuli na metr sześcienny. W porównaniu z dostępnymi na rynku,-najwyższej jakości żywicami epoksydowymi, odporność cieplna nowego materiału jest zwiększona o około 15%, a jego odporność na pękanie zwiększona prawie trzykrotnie. Zachowując te doskonałe właściwości, nowy materiał ma również właściwości-samonaprawy i recyklingu, których brakuje tradycyjnym żywicom epoksydowym. „Po raz pierwszy udało nam się uzyskać programowalny kształt i degradację chemiczną w-termoutwardzalnej żywicy epoksydowej o tak wysokiej wydajności” – powiedział Wang Huaiyuan. „Eksperymenty pokazują, że materiał ten można wielokrotnie przetwarzać i fizycznie poddawać recyklingowi, a spadek wydajności nie przekracza 10%”. Przełamuje to ograniczenia tradycyjnych żywic epoksydowych, które są „trwale utrwalone po jednokrotnym-utwardzeniu”. W oparciu o jej unikalne właściwości zespołowi udało się przygotować superhydrofobową powłokę kompozytową o wysokiej przewodności cieplnej-o kącie zwilżania wody bliskim 150 stopni-w prostym procesie-prasowania na gorąco. Dodatek wypełniacza z azotku boru znacznie poprawia przewodność cieplną, rozwiązując problemy związane z rozpraszaniem ciepła w stacjach bazowych 5G i chipach o-wysokiej wydajności, a także zapewniając wsparcie dla modernizacji-branży wysokiej klasy materiałów w ramach celu „dwuemisyjnego”. Oczekuje się, że w przyszłości w sektorze energetyki wiatrowej możliwość jej recyklingu rozwiąże problem utylizacji zużytych łopat; w sektorze nowych pojazdów energetycznych jego wysoka wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na wysokie-temperatury mogą pomóc w ulepszaniu sprzętu tak, aby był lekki, zapewniając jednocześnie szerokie perspektywy dla krajowego zastąpienia-najwyższej jakości żywic epoksydowych.
