團隊希望将廢料用(yòng)作(zuò)電(diàn)動汽車(chē)的零部件。

根據管理(lǐ)咨詢公(gōng)司麥肯錫公(gōng)司的數據，美國(guó)每年使用(yòng)大約3700萬噸塑料。幾乎一半是來自包裝(zhuāng)和食品服務(wù)行業的一次性塑料，大部分(fēn)最終被填埋。這種一次性使用(yòng)的塑料很(hěn)難回收利用(yòng)，當它在垃圾填埋場分(fēn)解時，會向周圍的土壤釋放有(yǒu)毒的化學(xué)物(wù)質(zhì)。這污染了地下水，破壞了生态系統。

為(wèi)了解決這個問題，亞利桑那州立大學(xué)（ASU）的一組研究人員正在利用(yòng)新(xīn)技(jì )術研究将塑料廢料升級為(wèi)高價值碳纖維材料的可(kě)行性，以推進電(diàn)動汽車(chē)（EV）産(chǎn)業。随着電(diàn)動汽車(chē)的普及，業界預計碳纖維材料的需求将很(hěn)快出現激增。

“通過這個項目，将幫助我們在兩個重要領域取得可(kě)持續性進展。”項目負責人、制造工(gōng)程助理(lǐ)教授Kenan Song說：“我們正在解決并利用(yòng)塑料廢物(wù)的負面影響，通過電(diàn)動汽車(chē)行業影響脫碳工(gōng)作(zuò)。”

Song在Ira A.富爾頓工(gōng)程學(xué)院的分(fēn)院之一，制造系統與網絡學(xué)院（School of manufacturing Systems and Networks），專門從事先進制造研究。他(tā)領導ASU理(lǐ)工(gōng)學(xué)院先進材料先進制造實驗室，探索先進複合材料的高端生産(chǎn)、設計、制造、表征和模拟，重點是提高實際應用(yòng)中(zhōng)的性能(néng)。

△ 在ASU Zimin智能(néng)與可(kě)持續城市研究所贊助的項目下，亞利桑那州立大學(xué)制造工(gōng)程助理(lǐ)教授Kenan Song和一組研究人員正在研究如何更新(xīn)塑料在電(diàn)動汽車(chē)中(zhōng)的使用(yòng)。埃裏卡·格羅内克（Erika Gronek）供圖

Song的項目“未來車(chē)輛聚乙烯回收紡織工(gōng)程”得到了ASU Zimin智能(néng)和可(kě)持續城市研究所的支持，該研究所緻力于創造新(xīn)型先進技(jì )術，以使城市更安(ān)全、更安(ān)全、更健康、可(kě)持續，更有(yǒu)彈性。

Zimin研究所所長(cháng)、Ira A.富爾頓工(gōng)程學(xué)院化學(xué)工(gōng)程教授格雷格·勞普（Greg Raupp）說：“這項拟議的工(gōng)作(zuò)針對的是對于地方、地區(qū)和國(guó)家來講，一個日益嚴重的世界性問題——城市居民(mín)産(chǎn)生的塑料垃圾的回收。”

從垃圾填埋場到碳纖維材料

Song解釋說，通過采用(yòng)一種新(xīn)的同軸紡絲方法進行精(jīng)确控制的熱處理(lǐ)，特定的塑料可(kě)以轉變成耐用(yòng)的碳纖維。Song和他(tā)的團隊還使用(yòng)光纖維(LightFiber)，一種由ASU全球安(ān)全計劃開發的目前尚未部署在商(shāng)業制造環境中(zhōng)的綠色技(jì )術，以幫助擴展此過程。

“特定的塑料将通過結晶結構的演變，形成碳纖維材料，”他(tā)說，“這些碳獨特的微結構可(kě)以導電(diàn)、散熱且結構堅固。”

這些特性，再加上碳纖維更高效的可(kě)制造性，使得輕質(zhì)耐用(yòng)的材料能(néng)夠提供有(yǒu)效的結構支撐，甚至吸收二氧化碳，從而降低油耗并改善車(chē)輛性能(néng)。

Song說：“電(diàn)動汽車(chē)電(diàn)池中(zhōng)的碳纖維增強電(diàn)極、車(chē)架用(yòng)複合材料或汽車(chē)輪胎中(zhōng)的填充物(wù)都能(néng)提高每個部件和整個車(chē)輛的性能(néng)。”

為(wèi)了實現Zimin研究所在未來城市消除塑料廢物(wù)的總體(tǐ)目标，必須通過先進的制造方法将塑料廢物(wù)轉化為(wèi)碳纖維。

除了利用(yòng)回收塑料生産(chǎn)耐用(yòng)的碳纖維，光纖維還提供了一個易于擴展的制造平台，使研究團隊能(néng)夠在數小(xiǎo)時内生産(chǎn)數千米的碳纖維。這将有(yǒu)助于将這一概念轉變為(wèi)具(jù)有(yǒu)成本效益和商(shāng)業上可(kě)行的解決辦(bàn)法。

“這項研究對未來的廢物(wù)管理(lǐ)和塑料回收非常有(yǒu)用(yòng)，對下一代至關重要。”系統工(gōng)程博士生、該項目的首席研究員瓦倫庫馬爾·蒂帕納（Varunkumar Thippanna）說。

他(tā)緻力于研究和分(fēn)析不同類型的塑料廢料，通過共軸紡絲實驗，展示了應用(yòng)熱處理(lǐ)工(gōng)藝，用(yòng)再生塑料增強後，複合纖維性能(néng)的改善。

勞普說，他(tā)相信該項目符合Zimin研究所實現可(kě)持續發展使命所需的新(xīn)技(jì )術解決方案。

他(tā)說：“伴随着各個公(gōng)司在亞利桑那州的快速投資，在電(diàn)動汽車(chē)和EV電(diàn)池的創新(xīn)和制造領域，我期待項目産(chǎn)生協同效應。”