Исследователи из UL возглавляют проект, в рамках которого разработан новый метод производства углеродного волокна, дорогостоящего легкого материала, используемого в таких секторах, как аэрокосмическая промышленность, ветроэнергетика, строительство и транспорт.

В проекте CARBOWAVE для производства углеродного волокна используется инновационный метод плазменного и микроволнового нагрева, заменяющий традиционные процессы нагрева и значительно снижающий потребление энергии на целых 70% при сохранении эксплуатационных характеристик материалов.

Снижение энергозатрат, необходимых для производства материала, сделает процесс более экологичным и менее дорогостоящим.

Новый амбициозный проект, координируемый профессором UL Морисом Н. Коллинзом и доктором Энн Бокамп Маклафлин, призван преобразовать энергоемкую промышленность углеродного волокна путем внедрения передовых альтернативных технологий отопления.

Новаторское изобретение, первые результаты которого были опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials, поможет решить экологические проблемы, такие как потребление энергии и выбросы, а также внесет вклад в устойчивый промышленный рост.

Достижения, разработанные исследовательской группой, позволят более эффективно перерабатывать полиакрилонитрил (PAN), ключевой компонент в производстве углеродного волокна, для преобразования которого в углеродные волокна требуется огромное количество энергии и который является стратегическим материалом, жизненно важным для будущей энергетической безопасности Европы.

Команда CARBOWAVE будет использовать микроволновый нагрев, индуцированный восприимчивостью, с использованием технологии самосборки наноструктур, первоначально разработанной исследователями из Университета Лимерика и Университета Валенсии, для преобразования сковороды в углеродное волокно. Это позволит быстрее нагревать его, что сделает производственный процесс более эффективным.

Примечательно, что в ходе своих исследований команда UL обнаружила, что углеродное волокно может быть изготовлено в недорогой бытовой микроволновой печи и обладать механическими характеристиками, эквивалентными тем, которые получаются при обычном нагреве.

Профессор Морис Коллинз, главный исследователь проекта и профессор материаловедения в инженерной школе UL, объяснил: "Зависимость Европы от энергоемких процессов долгое время была препятствием для достижения устойчивости. CARBOWAVE решает эту проблему и является захватывающим проектом, который открывает потенциал для производства более экологичного и дешевого углеродного волокна.

"Долгосрочные последствия огромны, поскольку это может позволить использовать углеродное волокно во всех областях применения, где требуется высокая прочность и жесткость, - от строительства, транспортировки, хранения водорода до ветроэнергетики и за ее пределами".

Соруководитель исследования доктор Энн Бокамп Маклафлин, доцент кафедры гражданского строительства Калифорнийского университета, объяснила, что проект "направлен на революцию в производстве углеродных волокон путем значительного снижения энергопотребления и стоимости процесса преобразования углерода без потери его механических свойств.

"Этот проект позволит сделать производство углеродных волокон более энергоэффективным, быстрым и дешевым, а также значительно снизить их воздействие на окружающую среду".

Полимеры, армированные углеродным волокном (CFRPS), полученные из углеродного волокна, имеют решающее значение в таких секторах, как ветроэнергетика, строительство и транспорт. Малый вес CFRPS повышает эффективность ветряных турбин, способствует декарбонизации в строительстве и повышает топливную экономичность транспорта, особенно электромобилей.

Однако современное производство углеродного волокна является очень энергоемким и в значительной степени зависит от электроэнергии и природного газа.

Решения CARBOWAVE направлены на сокращение этого энергопотребления более чем на 70% при сохранении эксплуатационных характеристик материала. Европейский рынок передовых углеродных материалов, который занимает 37% мирового рынка, непосредственно выиграет от этой новаторской инициативы.

Профессор Коллинз добавил: "Этот проект обещает обеспечить более широкое промышленное использование углеродного волокна за счет резкого снижения затрат на его производство и воздействия на окружающую среду.

"CARBOWAVE представляет собой шаг к декарбонизации энергоемких отраслей промышленности Европы. Благодаря интеграции технологий плазменного и микроволнового нагрева проект не только решает насущные проблемы, такие как потребление энергии и выбросы вредных веществ, но и прокладывает путь к устойчивому промышленному росту".

Проект объединяет ведущие исследовательские институты и отраслевых партнеров по всей Европе для проведения этих преобразующих изменений. Исследовательская группа UL сотрудничает с Немецким институтом текстиля и фасадных работ в Германии, Университетом Валенсии, Испания, Фраунгофер IFAM в Германии, Microwave Technologies Consulting SAS во Франции, Muegge GmbH в Германии, Centro Ricerche Fiat в Италии, Juno Composite Ltd в Ирландии и Eirecomposites Ltd, также Ирландия, образуют консорциум CARBOWAVE.

CARBOWAVE - это финансируемая Европейской комиссией инициатива, направленная на разработку и внедрение альтернативных источников отопления для энергоемких отраслей промышленности путем использования передовых плазменных и микроволновых технологий. Он финансируется Европейским союзом.