帝人开发可热修复、可化学回收热固性 CFRP,目标 2028 年供样

帝人开发出一种热固性长碳纤维增强塑料(CFRP),兼具热触发自修复和化学回收能力,并保持与传统 CFRP 相当的机械性能。该材料仍处于开发阶段,但为热固性复合材料的维修、再成型和碳纤维回收提供了新的路线。

AI 生成示意图:可热修复和化学回收的热固性 CFRP

延长服役寿命并减少资源消耗

传统热固性 CFRP 固化后无法像热塑性材料一样熔融和重塑。制件损伤后往往走向更换,报废后也常面临焚烧或填埋。随着飞机、汽车和工业应用的减排与循环要求提高,这一限制正在成为材料选型中的重要问题。

帝人的新 CFRP 同时处理两类痛点:损伤容忍和末端回收。树脂层受损区域可通过加热修复,从而延长制件寿命、减少资源消耗。材料报废后,可通过化学分解回收长碳纤维,用于后续再利用。

三个机理支撑自修复和再加工

这套材料体系依靠三个机制实现:

  • 自修复:受损树脂层在指定温度下短时间加热即可修复。
  • 再成型:树脂在特定温度区间重新变得可流动,可用于压缩再成型等工艺。
  • 纤维回收:材料浸泡在特定化学溶液中后,树脂可被分解并释放长碳纤维,减少高温燃烧处理。

传统热固性 CFRP 回收碳纤维通常需要在 400°C 以上炉中长时间烧除树脂,能耗和环境负担较高。帝人的方案改用化学溶液分解树脂,为保持长纤维状态和降低处理负荷提供了可能。

2028 年面向多行业提供开发样品

帝人将该材料指向重视轻量化、耐久性和环境影响的应用,包括飞机、汽车、工业机械和运动用品。公司计划在 2028 年开始提供开发中的 CFRP 样品,并继续与大学和研究机构开展研发。

围绕量产和商业化,帝人还将同步优化材料配方、部件设计和回收流程,并与合作伙伴构建供应链。Teijin Carbon 正在寻找联合开发伙伴。该材料与帝人减排和循环材料布局相呼应,包括使用循环原料的 Tenax Next 碳纤维品牌。