SPbSUITD A. I. Meos 纳米结构、纤维与复合材料教研室的科学家与中学生 Mikhail Balabaev 合作,开发了一种回收碳纤维复合材料的新方法,以提取其中所含的碳纤维进行再利用。
项目团队在科学与高等教育委员会举办的“支持高中学生科学与工程创意”竞赛中获胜。
Mikhail Balabaev 在维堡区第 457 学校的 10 年级就读。此前一年,Mikhail 和同学们参加了 SPbSUITD A. I. Meos 纳米结构、纤维与复合材料教研室举办的职业导向大师班“我们身边的复合材料”。在实验室与大学科学家们一起工作的经历,激励这名中学生创建了自己的研究项目,致力于开发碳纤维复合材料的回收方法。他的倡议得到了大学老师的支持。
在教研室教师 Olga Gladunova 的指导下,Mikhail 学习了聚合物材料,将学校学业与严肃的科学研究相结合。他定期在大学实验室工作,进行实验并分析所得数据。
碳纤维复合材料是一种用碳纤维增强的聚合物,用于制造汽车、摩托车、航天器、飞机、直升机及其他飞行器的部件。
"达到使用寿命的部件堆积在众多的‘坟场’——垃圾填埋场,增加了其中的聚合物废弃物。最常见的是使用机械粉碎法回收碳纤维复合材料,随后将这种粉碎后的碎屑用于加固,例如混凝土。然而,碳纤维复合材料的基础是碳纤维,它成本高、能耗大,因此适合重复利用。所以,当前的实际任务是寻找从聚合物基体中提取碳纤维以实现其再利用的方法。",Mikhail Balabaev 评论道。
最终,他们创建了一种结合化学溶解和聚合物热分解的碳纤维复合材料废弃物(环氧树脂基体中的碳纤维)回收组合方法。该方法的优势在于能从复合材料中有效分离出昂贵的碳纤维,净化度高达 96%,并保留其原始结构特性以供再利用。此外,该方法通过减少不可回收废弃物的数量而更加环保。
"我们的方法能够将昂贵的碳纤维从旧塑料中‘清洗’出来。结果我们得到了几乎纯净、完好的纤维,可以再次用于制造坚固且轻质的部件,而不是简单地变成垃圾或碎屑。",Olga Gladunova 补充道。
教研室的其他科学家也为项目的成功做出了贡献:Natalia Lukicheva 负责实验规划和结果处理,Ivan Kortunov 负责样品的热处理,而 Ekaterina Shirshova 为聚合物基体溶剂分解法提供了咨询支持。
该项目在学校成功通过答辩,随后赢得了“支持高中学生科学与工程创意”竞赛评委的高度评价。Mikhail 被授予优胜者证书、贵重奖品和科学著作汇编。他的科研导师 Olga Gladunova 获得了科学与高等教育委员会的感谢信。

