Екип, ръководен от професор Wang Huaiyuan от Факултета по химическо инженерство към университета в Тиендзин, успешно разработи нова епоксидна смола, която съчетава висока-температурна устойчивост, висока якост и издръжливост и възможност за рециклиране чрез иновативен дизайн на молекулярна структура, разчупвайки дългогодишната-дилема по отношение на производителността, която измъчва индустрията. Съответните резултати от изследването бяха публикувани наскоро в международното списание *Advanced Materials*. Епоксидната смола, поради своите отлични адхезивни свойства, механична якост и устойчивост на химическа корозия, се използва широко в стратегически области като нова енергия и електронни опаковки. Това е незаменим ключов материал в съвременното производство от висок клас, често наричан „невидимият скелет“ на съвременната индустрия, с размер на глобалния пазар над 13 милиарда долара. В моята страна епоксидната смола също е важен основен материал за производството на лопатки на вятърни турбини. Въпреки това, тъй като оборудването за вятърна енергия постепенно навлиза в своя период на извеждане от експлоатация, приблизително 5800 тона отпадъци от композитни материали от епоксидна смола се генерират годишно, като в момента основно разчитат на депониране или изгаряне за изхвърляне, причинявайки не само загуба на ресурси, но и натиск върху околната среда. Основното предизвикателство при рециклирането на епоксидна смола се крие в изпълнението на "дилемата на люлка". Традиционните епоксидни смоли, след втвърдяване, образуват три-триизмерна мрежеста структура, наподобяваща „нечуплива рибарска мрежа“. Постигането на баланс между висока якост, висока устойчивост на топлина, якост и възможност за обработка винаги е предизвикателство-закаляването изисква жертване на устойчивост на топлина, докато подобряването на устойчивостта на топлина води до чупливост. Това не само ограничава приложението му в екстремни среди, но също така се превръща в основно пречка за местното производство и екологизиране на епоксидни смоли от висок клас. Екипът на професор Wang Huaiyuan започна от източника на молекулярния дизайн, умело вграждайки обратими „киселинни-основни йонни двойки“ в твърдата мрежа от традиционни епоксидни смоли. Тези йонни двойки играят двойна роля в материала: те са едновременно „миниатюрни амортисьори“, поглъщащи енергията на удара, и „интелигентни катализатори“, иницииращи рекомбинация на връзките при високи температури. Този дизайн позволява на новия материал да поддържа ултра-висока якост (78 MPa) и устойчивост на топлина (температура на встъкляване над 245 градуса по Целзий), като същевременно постига якост на счупване от 8,2 мегаджаула на кубичен метър. В сравнение с наличните в търговската мрежа материали от епоксидна смола от висок клас, топлоустойчивостта на новия материал е подобрена с приблизително 15%, докато неговата якост на счупване е увеличена почти три пъти. Докато запазва тези отлични свойства, новият материал също така притежава способности за самовъзстановяване и възможност за рециклиране, което липсва на традиционните епоксидни смоли. „За първи път постигнахме програмируема форма и химическо разграждане в такава високо-ефективна термореактивна епоксидна смола“, каза Уанг Хуайюан. „Експериментите показват, че този материал може да се преработва и физически рециклира многократно, като влошаването на производителността не надвишава 10%.“ Това нарушава ограничението на традиционните епоксидни смоли, които са „постоянно фиксирани след едно-втвърдяване“. Въз основа на неговите уникални свойства, екипът успешно изготви суперхидрофобно композитно покритие с висока топлопроводимост-с контактен ъгъл на водата близо до 150 градуса-чрез прост процес на горещо-пресоване. Добавянето на пълнител от борен нитрид значително подобрява топлопроводимостта, като се справя с предизвикателствата, свързани с разсейването на топлината на 5G базовите станции и чиповете с висока-производителност, и осигурява подкрепа за надграждането на индустриите за материали от висок-клас съгласно целта за „двоен въглерод“. В бъдеще, в сектора на вятърната енергия, рециклируемостта му се очаква да реши проблема с изхвърлянето на остарелите перки; в сектора на новите енергийни превозни средства, неговите предимства с висока якост, издръжливост и висока -температурна устойчивост могат да помогнат за надграждане на оборудването, за да бъде леко, като същевременно предоставят широки перспективи за домашно заместване на епоксидни смоли от висок клас-.
