一、 【科学背景】
碳纤维增强聚合物（CFRPs）在全球能源转型中被广泛应用于多个领域，包括飞机和车辆的轻量化、风力涡轮机叶片、集装箱和气体储存容器等。鉴于CFRPs的高成本和能源密集型制造过程，需要回收策略来回收完整的碳纤维和环氧胺树脂成分。在这里，本工作展示了醋酸可以有效地将CFRPs中使用的脂肪族和芳香族环氧胺热固性材料分解为可回收的单体，从而获得原始的碳纤维。这种方法具有成本效益，回收碳纤维的最低售价为每公斤1.50美元，而生命周期评估显示过程温室气体排放比原生碳纤维生产低约99%。总体而言，这种方法可以实现工业CFRPs的回收，因为它提供了清洁的、机械性能可靠的回收碳纤维以及从热固性材料中回收的树脂单体。来自美国的BOTTLE联盟和国家可再生能源实验室的可再生资源与使能科学中心，Katrina M. Knauer和Gregg T. Beckham为共同通讯作者，Ciaran W. Lahive, Stephen H. Dempsey为共同第一作者团队。相关研究成果以“IAcetolysis for epoxy-amine carbon fibre-reinforced polymer recycling”为题目，发表在国际顶级期刊Nature上。
二、【科学贡献】
图1 . 脂肪族环氧胺热固性材料的乙酸解聚。© 2025 Nature
图2 脂肪族和芳香族环氧胺固化碳纤维增强聚合物的乙酸解聚。© 2025 Nature
图3 消费后材料的乙酸解聚反应。© 2025 Nature
图4 碳纤维增强聚合物（CFRP）乙酸解聚过程的工艺模型及经济与环境评估。© 2025 Nature
三、【 创新点】
1．提出了一种有效的环氧胺解聚方法，能够将脂肪族和芳香族环氧胺热固性材料高效分解为可回收的单体。在短短1小时内就能回收到原始纤维，为新应用提供了高质量、清洁的再生碳纤维。
- 通过初步放大实验，提供了材料用于展示再生碳纤维的循环性，制造出具有比钢和铝更高的比弯曲强度的分散热固性碳纤维复合材料面板，并且这种性能在两次回收代中得以保持。
- 进行了深入的过程建模，提供了经济和环境影响指标，通过LCA和TEA评估，研究为每种回收过程提供了经济可行性的视角。
四、【 科学启迪】
鉴于碳纤维增强聚合物的高成本和能源密集型制造过程，开发能够回收完整碳纤维和环氧胺树脂成分的回收策略显得尤为重要。碳纤维增强聚合物在全球能源转型的许多应用中被广泛使用，包括用于飞机和车辆的轻量化以及风力涡轮机叶片、集装箱和气体储存容器。本研究提出了一种有效的环氧胺解聚方法，用于回收可再利用的单体，同时提供高质量、清洁的再生碳纤维，以供新应用使用。模型交联材料被完全解构，使得在短短1小时内就能回收到原始纤维。乙酸解聚法在多种消费后和工业后材料上显示出有效性。初步放大实验提供了材料，用于展示再生碳纤维的循环性，作为具有比钢和铝更高的比弯曲强度的分散热固性碳纤维复合材料面板，并且这种性能在两次回收代中得以保持。深入的过程建模提供了经济和环境影响指标，该方法显示出巨大的潜力。
原文详情：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09067-y
本文由金爵供稿。
