哈工大团队突破碳纤维废弃物固态火焰升级回收技术

哈尔滨工业大学材料科学与工程学院费维栋、王黎东教授团队联合空间环境与物质科学研究院盛捷副研究员团队，在碳纤维废弃物高效高值化回收领域取得重要进展。

随着碳纤维增强环氧树脂复合材料在航空航天、风力发电等领域的规模化应用，生产过程产生的边角料及服役期满的退役制品持续增多。如何以绿色、低能耗方式实现其升级回收，已成为行业面临的关键技术挑战。

研究团队提出一种新型固态火焰反应路径，选用镁粉与碳酸钙粉末作为协同反应介质，依托自蔓延高温合成原理，在无外部持续供能条件下，快速完成对多种形态碳纤维废弃物的转化处理，包括裁切边角料、预浸料以及完整复合材料构件。

经该工艺处理后，废弃物被定向转化为两类高附加值产物：石墨烯接枝碳纤维与高纯度石墨烯粉末。二者在高性能石墨基复合材料、电磁干扰屏蔽等前沿功能材料领域展现出突出应用前景。

微观结构表征证实，石墨烯与碳纤维基体之间形成了牢固的C–C共价键界面，结合强度超越原始碳纤维本身，显著提升整体力学承载能力。

机理研究表明，镁在反应过程中发挥关键电子转移作用，有效削弱环氧树脂热解中间体中芳基–氧键的键能，加速C–O键断裂并促进C–C键重组，从而驱动有机树脂组分向石墨烯结构有序转化；同时引导石墨烯在碳纤维表面天然缺陷位置实现原位接枝生长。

相较常规热解回收或焚烧处置方式，该固态火焰升级回收技术不仅赋予再生材料更优性能，还在全生命周期内大幅降低全球变暖潜能值与能源累积消耗，为碳纤维废弃物的资源化利用开辟了一条兼具环境友好性与经济可行性的新路径。