从飞机部件到风机叶片，玻璃纤维增强塑料（GFRP）被广泛应用于各种领域。然而，正是因为玻璃纤维具有坚固耐用、用途广泛的特点，处理也十分困难。因此，大多数玻纤废料在达到使用年限后就会被埋入垃圾填埋场。

    为了解决这个问题，莱斯大学的研究人员与合作者开发出了一种新的、高能效的升级再循环方法，将 GFRP 转变成碳化硅，广泛应用于半导体、砂纸和其他产品中。这项研究成果发表在《自然-可持续性》杂志上。

    "GFRP用于制造非常大的东西，而在多数情况下，我们最终会把飞机的机翼结构或风机的叶片整个埋进垃圾填埋场，"莱斯大学化学和材料科学与纳米工程教授James Tour说。"这样处理 GFRP 是不可持续的。到目前为止，还没有很好的回收方法"。

01GFRP 废物管理

    随着监管机构要求修改、改进报废汽车回收方法的压力越来越大，我们亟需更好的方法来管理 GFRP 废物。虽然有些人已经尝试开发使用焚烧或溶解来处理 GFRP 的方法，但在 Tour 实验室工作的博士后助理研究员兼莱斯学院初级研究员 Yi Cheng 说，这些方法并不理想，因为它们需要大量资源，而且会造成环境污染。

（James Tour 教授和博士后研究员 Yi Cheng）

    "这种材料的玻璃纤维表面有塑料，焚烧塑料会产生大量有毒气体，"Cheng 说。"试图溶解 GFRP 也存在问题，因为溶剂会产生大量酸或碱废物。我们希望找到一种更环保的方法来处理这种材料。”

02用于砂纸和半导体的碳化硅

    图尔的实验室已经因为利用闪焦耳加热技术开发出新的废物处理和回收应用而成为头条新闻。闪焦耳加热技术是一种将电流通过电阻适中的材料，使其迅速加热到超高温并转化为其他物质的技术。Tour 说，当他从美国国防部高级研究计划局的同事那里了解到 GFRP 处理所涉及的问题时，他认为这种涡轮加热可以将 GFRP 转变为碳化硅，碳化硅广泛用于半导体和砂纸中。

    Tour说："我们已经知道，如果用闪焦耳加热的方法加热金属氯化物和碳的混合物，就能得到金属碳化物--在一次演示中，我们还制造出了碳化硅。因此，我们能够利用这项工作，提出一种将GFRP转变为碳化硅的工艺。”

    这种新工艺将GFRP磨成塑料和碳的混合物；必要时加入更多的碳，使混合物具有导电性。然后，研究人员使用两个电极施加高压，使其温度升至1600 ~2900°C。

    "高温促进了塑料和碳向碳化硅的转化，"Tour 解释道。"我们可以制造两种不同的碳化硅，它们可用于不同的用途。事实上，其中一种碳化硅作为电池阳极材料，显示出卓越的容量和速率性能。”

03低成本工艺放大正在进行中

    虽然这项初步研究是在实验室的台架规模上进行的概念验证测试，但 Tour 和同事们已经开始与外部公司合作，扩大工艺规模，以便更广泛地使用。回收利用 GFRP 的运营成本低于每公斤 0.05 美元，比焚烧或溶解便宜得多，而且更加环保。

    要适当扩大这种新方法的规模还需要时间和一些好的工程技术，但 Tour 说，他很高兴他的实验室能够开发出一种可持续的方法，将 GFRP 垃圾转化为碳化硅。（来源：碳纤维研习社）