Włókna węglowe uzyskane dzięki „zielonym” prekursorom i zoptymalizowanym procesom
Projektowanie konstrukcji kompozytowych, zwłaszcza z wykorzystaniem włókien węglowych, umożliwiło inżynierom przesunięcie granic produkcji w kierunku wytwarzania materiałów o znacznie lepszych właściwościach i przy niższych kosztach. Jednak po ponad pięćdziesięciu latach badań i po powstaniu ciągle rozwijającego się przemysłu produkującego wiele wyrobów, istnieje zapotrzebowanie na nowe ekologiczne prekursory (surowce wykorzystywane do produkcji włókien), które mogą stanowić alternatywę dla substancji na bazie ropy naftowej, będących obecnie standardem w branży. Finansowany przez UE projekt FIBRALSPEC przyczynił się do ulepszenia produkcji włókien węglowych z zasobów odnawialnych, takich jak lignina, która jest organicznym polimerem. W ramach projektu udało się wykorzystać technologię wzmocnionych materiałów kompozytowych do stworzenia różnych produktów, takich jak elastyczne superkondensatory i błyskawicznie rozkładane schronienia awaryjne (ang. Rapid Deployment Secure Emergency Shelter, RDSES). Uczestnikom projektu FIBRALSPEC udało się opracować linie produkcyjne oraz prototypowy operacyjny mechaniczno-elektryczną przędzarkę do produkcji nanowłókien, co oznacza powstanie nowej generacji wyjątkowych materiałów. Włókna węglowe o ulepszonych właściwościach Materiały kompozytowe z włókna węglowego (CF) są coraz powszechniejsze w naszym codziennym życiu. Kompozyty te są kluczem do tworzenia inteligentnych materiałów i konstrukcji. Właściwości tych materiałów, w tym ich niska masa, wysoka wytrzymałość i niska sztywność, sprawiają, że są one atrakcyjne dla wielu sektorów przemysłu, w tym transportu, elektroniki i budownictwa. To połączenie bardzo poszukiwanych właściwości powala na opracowywanie rozwiązań najbardziej złożonych problemów w dziedzinie materiałoznawstwa i technologii. Jak jednak podkreśla koordynator projektu FIBRALSPEC, profesor Costas Charitidis: „Mimo że przemysłową produkcję włókien węglowych rozpoczęto pod koniec lat sześćdziesiątych, wciąż istnieje wiele problemów technicznych, dających szerokie pole do udoskonaleń”. Zespół FIBRALSPEC zastosował opracowane przez siebie techniki wytwórcze do tradycyjnej produkcji kompozytów, na przykład w produkcji włókna szklanego do schronów RDSES. W ten sposób zmniejszono masę jednostkową schronów, a jednocześnie zwiększono sztywność konstrukcji, trwałość i użyteczność systemu. Wyprodukowano również ekologiczne prekursory włókien węglowych na bazie ligniny oraz zoptymalizowano proces stabilizacji i utleniania. Jeśli chodzi o zwiększenie liczby procesów przyjaznych dla środowiska, opracowano nowe techniki umożliwiające uzyskanie produktów istotnych z komercyjnego punktu widzenia, które można wytwarzać z odpadów włókien węglowych. Co istotne, w ramach projektu zastosowano analizę cyklu życia w celu ilościowego określenia ekologicznych aspektów strategii ponownego wykorzystania i recyklingu od początku procesu, poprzez opracowywanie prekursorów, aż po produkcję odpadów z włókien węglowych. Rozszerzenie przyszłej podaży i dostępności włókien węglowych Jednym z założeń projektu FIBRALSPEC było wsparcie przemysłu europejskiego w uniezależnieniu się od obecnego łańcucha dostaw, zdominowanego przez importowane włókna węglowe i prekursory. W tym celu projekt koncentrował się częściowo na rozwoju technologii superkondensatorów – wykorzystywanych do zasilania wielu urządzeń – ponieważ oferuje ona Europie ogromny potencjał gospodarczy, a także tworzy szanse rynkowe w wielu sektorach przemysłu. Profesor Charitidis podsumowuje: „Celem naszego projektu jest pomoc Europie w osiągnięciu wiodącej pozycji w przemyśle i konkurencyjności w strategicznych dziedzinach, takich jak transport, elektronika, lotnictwo i kosmonautyka, budownictwo, energia i rozrywka”. Zespół planuje wykorzystać wyniki projektu i wykazać wykonalność przeniesienia procesów opracowanych w FIBRALSPEC na grunt przemysłu. Ukierunkowana współpraca przemysłowa umożliwi wymianę wiedzy koniecznej do przeniesienia technologii z laboratoriów do masowej produkcji, przy zachowaniu opłacalności.
Słowa kluczowe
FIBRALSPEC, włókno węglowe, kompozyty, materiały, polimer, prekursory, inżynieria, superkondensator, łańcuch dostaw, lekkość, wytrzymałość
