Команда под руководством профессора Вана Хуайюаня из Школы химического машиностроения Тяньцзиньского университета успешно разработала новую эпоксидную смолу, которая сочетает в себе высокую-термостойкость, высокую прочность и ударную вязкость, а также возможность вторичной переработки благодаря инновационному дизайну молекулярной структуры, преодолевая давнюю-дилемму производительности, которая преследовала отрасль. Соответствующие результаты исследования были недавно опубликованы в международном журнале *Advanced Materials*. Эпоксидная смола, благодаря своим превосходным адгезионным свойствам, механической прочности и стойкости к химической коррозии, широко используется в таких стратегических областях, как новая энергетика и электронная упаковка. Это незаменимый ключевой материал в современном-производстве, которое часто называют «невидимым скелетом» современной промышленности, объем мирового рынка которого превышает 13 миллиардов долларов. В моей стране эпоксидная смола также является важным базовым материалом для изготовления лопастей ветряных турбин. Однако по мере того, как ветроэнергетическое оборудование постепенно вступает в период вывода из эксплуатации, ежегодно образуется около 5800 тонн отходов композитных материалов на основе эпоксидной смолы, утилизация которых в настоящее время в основном осуществляется на свалках или сжигании, что приводит не только к отходам ресурсов, но и к давлению на окружающую среду. Основная проблема в переработке эпоксидной смолы заключается в «дилемме качелей». Традиционные эпоксидные смолы после отверждения образуют трехмерную сетчатую структуру, напоминающую «нерушимую рыболовную сеть». Достижение баланса между высокой прочностью, высокой термостойкостью, ударной вязкостью и технологичностью всегда является сложной задачей.-Закалка требует жертвования термостойкостью, а улучшение термостойкости приводит к хрупкости. Это не только ограничивает его применение в экстремальных условиях, но и становится узким местом для отечественного производства и экологизации высококачественных эпоксидных смол. Команда профессора Ван Хуайюаня начала с молекулярного дизайна, умело внедряя обратимые «пары кислотных-основных ионов» в жесткую сеть традиционных эпоксидных смол. Эти ионные пары играют в материале двойную роль: они одновременно являются «миниатюрными амортизаторами», поглощающими энергию удара, и «умными катализаторами», инициирующими рекомбинацию связей при высоких температурах. Такая конструкция позволяет новому материалу сохранять сверх-высокую прочность (78 МПа) и термостойкость (температура стеклования более 245 градусов Цельсия), достигая при этом вязкости разрушения 8,2 мегаджоуля на кубический метр. По сравнению с коммерчески доступными высококачественными эпоксидными смолами, термостойкость нового материала улучшена примерно на 15 %, а его вязкость разрушения увеличена почти в три раза. Сохраняя эти превосходные свойства, новый материал также обладает способностями к самовосстановлению и пригодностью к вторичной переработке, которых нет у традиционных эпоксидных смол. «Впервые нам удалось добиться программируемой формы и химического разложения такой высокоэффективной термореактивной эпоксидной смолы», — сказал Ван Хуайюань. «Эксперименты показывают, что этот материал можно многократно перерабатывать и физически перерабатывать, при этом ухудшение характеристик не превышает 10%». Это нарушает ограничения традиционных эпоксидных смол, которые «навсегда фиксируются после однократного-отверждения». Благодаря его уникальным свойствам команда успешно создала супергидрофобное композитное покрытие с высокой теплопроводностью-с углом контакта с водой около 150 градусов-с помощью простого процесса горячего-прессования. Добавление наполнителя из нитрида бора значительно улучшает теплопроводность, решая проблемы рассеивания тепла базовых станций 5G и высокопроизводительных чипов, а также обеспечивая поддержку модернизации производства высококачественных-материалов в рамках цели «двойного углерода». Ожидается, что в будущем в секторе ветроэнергетики возможность вторичной переработки решит проблему утилизации отработанных лопастей; в секторе транспортных средств на новых источниках энергии его преимущества в высокой прочности, ударной вязкости и -стойкости к высоким температурам могут помочь сделать оборудование более легким, а также обеспечить широкие перспективы для внутренней замены высококачественных-эпоксидных смол.
