可扩展的生物质衍生聚酯复合材料制备可回收风力叶片

主要观点总结

本文介绍了基于共价适应性网络（CAN）和玻璃体（vitrimer）材料的动态热固性材料在风力涡轮机叶片制造中的最新应用。这种新材料——PECAN树脂，具有卓越的性能和可回收性，是传统热固性材料的可持续替代品。该研究重点介绍了PECAN平台的开发、性能表征、以及其在纤维增强复合材料中的应用。相关研究成果发表在《Science》杂志上。

关键观点总结

关键观点1: 新材料PECAN树脂的开发

研究人员通过优化生物质衍生的山梨醇多缩水甘油醚（SPGE）和丁二醇二缩水甘油醚（BDGE）的比例，开发出了一种新型的聚酯共价适应性网络（PECAN）平台。这种材料具有卓越的性能和可回收性，被认为是传统热固性材料的可持续替代品。

关键观点2: PECAN树脂的性能表征

PECAN树脂具有更高的玻璃化转变温度（Tg）、更高的储能模量和交联密度，使其在高温下仍能保持结构完整性，具有更好的承载能力、弹性和热稳定性。此外，该材料还具有优异的极限拉伸强度（σB）、断裂伸长率（εB）、杨氏模量（E）和拉伸韧性（UT）。

关键观点3: PECAN复合材料的制造和测试

研究人员使用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）评估了PECAN的可制造性，并进行了复合材料的制造和测试工作。PECAN复合材料的拉伸强度高，纤维与树脂之间的粘合力更强。此外，PECAN还表现出优异的抗蠕变性、耐久性和化学可回收性。

关键观点4: PECAN树脂的应用前景

由于PECAN树脂可以使用现有的工业流程进行制造，并具有卓越的性能和可回收性，因此被认为是传统热固性材料的可行且可持续的替代品。该研究有望为风力涡轮机制造的循环经济做出贡献，并减少风力涡轮机废物对环境的影响。

文章预览

风机叶片中的动态热固性材料，即共价适应性网络（CAN）和玻璃体（vitrimer）材料正在成为传统交联聚合物的可持续替代品，但其工业合成复杂，缺少基础合成装置。目前，生物质衍生的环氧酸酐前体聚酯热固性材料是兼具能源和脱碳效益的最有应用潜力的材料，但这一技术尚未在大规模生产中验证。 美国国家可再生能源实验室Nicholas A. Rorrer教授与Robynne E. Murray教授引入了可扩展的生物质衍生聚酯共价适应网络和相应的纤维增强复合材料，用于制造可回收风力叶片，同时证明了这种材料可以与现有制造技术无缝对接。与现有材料相比，该材料具有更优越的性能以及可回收性，并且发现尽管采用了动态交联拓扑结构，该材料的蠕变抑制能力却超越了业界最先进的热固性材料。首先，研究人员通过生物质衍生的山梨醇多缩水甘油醚（SPGE）和丁二醇二缩 ………………………………