より環境に優しい未来のための炭素繊維リサイクルへの革新的なアプローチ

早稲田大学、新宿、日本

世界は発展した未来に向かって急速に突き進んでおり、炭素繊維強化ポリマー (CFRP) は技術と産業の進歩を可能にする上で重要な役割を果たしています。これらの複合材料は軽量で強度が高いため、航空、航空宇宙、自動車、風力発電、スポーツ用品などのさまざまな分野での用途に適しています。

しかし、CFRP のリサイクルには大きな課題があり、廃棄物管理が喫緊の課題となっています。従来のリサイクル方法では、高温加熱や化学処理が必要であり、環境負荷が高く、コストも高くなります。さらに、高品質の炭素繊維を回収することも課題でした。この点で、電気油圧式フラグメンテーションが有望なオプションとして提案されています。この技術では、高電圧放電プラズマによって生成された強力な衝撃波インパルスが、さまざまな材料の界面に沿って適用され、さまざまなコンポーネントが分離されます。

この方法は儲かりますが、もっと改善できないでしょうか?この疑問に答えるべく、早稲田大学創造理工学部所千春教授率いる佐藤敬太氏、犬塚学氏、小板武敏氏らの研究チームは、CFRPを効率的にリサイクルするための新しい直接放電電気パルス法を考案した。彼らの研究結果は、Scientific Reports 誌に掲載されました。 2024 年 11 月 30 日。

「私たちはこれまでの研究で、電気パルス現象を利用して水中に衝撃波を発生させ、難加工材料を効率よく破砕する研究ノウハウを確立していました。しかし、リチウムイオン電池などの用途では、衝撃波に頼るよりも、材料そのもののジュール加熱や蒸気膨張を利用した直接放電の方が高効率分離に有効であることが分かりました。今回、この手法をCFRPにも適用し、従来よりも高効率な分離ができるのではないかと考えました」と所氏は今回の取り組みの動機を語る。メソッド。」

直接放電電気パルス技術は、加熱や化学薬品を必要とせず、プラズマ生成によるジュール熱の生成、熱応力の生成、および膨張力を利用します。研究者らは、回収された炭素繊維の長さ、引張強度、樹脂接着力、構造劣化などの物理的特性と、繊維分離に関するエネルギー効率を調べることにより、この方法を電気油圧による破砕と比較しました。彼らは、彼らの新しい技術が炭素繊維の回収により効果的であることを発見しました。比較的長い繊維を高い強度で保存し、表面に残留樹脂を残さずに CFRP を個々の繊維に正確に分離します。

さらに、直接放電アプローチにより、環境への影響を軽減し、資源の利用を促進しながら、従来の代替手段と比較してエネルギー効率が少なくとも 10 倍向上します。

したがって、本技術はCFRPのリサイクルを加速し、持続可能な社会の発展に大きく貢献すると期待されています。所氏は、「私たちの研究結果は、使用済みの航空機部品、自動車廃棄物、風力タービンブレードからの CFRP のリサイクルに関連する多くの応用分野があります。したがって、今回のイノベーションは、効率的な資源回収を可能にし、環境への影響を軽減することで、業界全体の持続可能性をサポートします。」

全体として、この取り組みは国連の持続可能な開発目標である産業、イノベーション、インフラストラクチャー (SDG 9) と責任ある消費と生産 (SDG 12) の達成を促進することが期待されています。

詳細については、Armand Aponte までお問い合わせください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。; +81 368-690-056。