BRITE Pivot: Remanufacturing Post-Consumer Carbon Fiber Composite Materials
BRITE 支点:消费后碳纤维复合材料的再制造
基本信息
- 批准号:2227649
- 负责人:
- 金额:$ 60万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-01-01 至 2025-12-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Boosting Research Ideas for Transformative and Equitable Advances in Engineering (BRITE) Pivot grant supports research that contributes to the recycling of carbon fiber-reinforced composite materials, such as those used to make aircraft bodies. Current practice for managing these materials at end-of-life involves burying in landfills or pyrolysis, the latter enabling recovery of embedded carbon fibers as low-value disordered fiber mats. This project studies a new manufacturing method for preserving the value of the continuous, ordered carbon materials embedded in these post-consumer polymer composite materials. In addition to recovering carbon fibers from these composites, this project studies methods to recover the polymer matrix that binds them and to re-manufacture these recycled materials into new high value polymer composite products. These methods enable new pathways to maximize value for the US carbon fiber composite manufacturing industry thus boosting national security and prosperity. The project facilitates the acquisition of knowledge in a new field, composite materials and manufacturing, to supplement established expertise in synthetic chemistry. Research components of the project are complemented by an engineering outreach activity that delivers introductory, immersive engineering and composite materials training to youth and parents, regardless of gender, race, and ethnicity.While reclaimed carbon fiber materials are emerging, methods to make these from post-consumer waste are nascent and methods to remanufacture fully cured, quality composites are known only for pyrolysis processes that tend to destroy much of the imbued value in these materials. Fundamental knowledge is lacking regarding resin-fiber adhesion, direct re-manufacturing of matrix residues, and process surveillance, both for making carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) recyclates and their remanufacture into new quality products. In addition to developing new manufacturing methods, the project studies imaging tools to visualize polymer recycling processes and new polymer resin systems that can be disassembled selectively by photooxidation. This research investigates photoactivated singlet oxygen (1O2) initiated resin breakdown and delivers a conceptually new approach to CFRP recycling and defect repair. This work develops a novel chemical method approach that is broadly applicable for recycling other resin and polymer composite systems. It also develops an approach to monitor CFRP remanufacturing by applying biological imaging tools to the visualization of 1O2 within solid polymers and composites. An outcome of this research is to build CFRP products manufactured from carbon fiber sheets that are collected, intact, from end-of-life polymer composite materials.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项促进工程变革和公平进步的研究理念 (BRITE) 枢轴赠款支持有助于碳纤维增强复合材料(例如用于制造飞机机身的材料)回收利用的研究。目前管理这些材料报废的做法包括掩埋或热解,后者可以将嵌入的碳纤维回收为低价值的无序纤维垫。该项目研究一种新的制造方法,以保护嵌入这些消费后聚合物复合材料中的连续有序碳材料的价值。除了从这些复合材料中回收碳纤维外,该项目还研究了回收粘合碳纤维的聚合物基体并将这些回收材料重新制造成新的高价值聚合物复合材料产品的方法。这些方法为美国碳纤维复合材料制造业的价值最大化提供了新途径,从而促进国家安全和繁荣。该项目有助于获取复合材料和制造等新领域的知识,以补充合成化学方面的现有专业知识。该项目的研究部分辅以工程推广活动,为青少年和家长提供介绍性、身临其境的工程和复合材料培训,无论性别、种族和民族。虽然再生碳纤维材料不断涌现,但从后期制造这些材料的方法-消费废物才刚刚兴起,重新制造完全固化的优质复合材料的方法仅适用于热解过程,而热解过程往往会破坏这些材料的大部分固有价值。对于碳纤维增强聚合物 (CFRP) 回收物的制造及其再制造成新的优质产品,树脂纤维粘合、基体残留物的直接再制造以及工艺监控方面缺乏基础知识。除了开发新的制造方法外,该项目还研究了可视化聚合物回收过程的成像工具以及可通过光氧化选择性拆卸的新型聚合物树脂系统。这项研究研究了光活化单线态氧 (1O2) 引发的树脂分解,并为 CFRP 回收和缺陷修复提供了一种概念性的新方法。这项工作开发了一种新颖的化学方法,广泛适用于回收其他树脂和聚合物复合材料系统。它还开发了一种通过应用生物成像工具来可视化固体聚合物和复合材料中 1O2 来监测 CFRP 再制造的方法。这项研究的成果是用从报废聚合物复合材料中完整收集的碳纤维片制造 CFRP 产品。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力评估进行评估,被认为值得支持。优点和更广泛的影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Polymer Degradation and Remanufacturing Experiment in the High School Classroom
高中课堂的聚合物降解与再制造实验
- DOI:10.1021/acs.jchemed.3c00692
- 发表时间:2023-12
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Lim, Y. Justin;Wong, Brandon;Macfee, Katie;Cueva, Alexa;Martinez, E. Aaron;Paxton, Cameron;Barnes, Robin;Kleinsasser, Eric;Williams, Travis J.
- 通讯作者:Williams, Travis J.
A rapid electrochemical method to recycle carbon fiber composites using methyl radicals
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- DOI:10.1039/d3gc01765f
- 发表时间:2023-07
- 期刊:
- 影响因子:9.8
- 作者:Yu, Zehan;Lim, Y. Justin;Williams, Travis;Nutt, Steven
- 通讯作者:Nutt, Steven
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- DOI:10.33599/nasampe/s.23.0206
- 发表时间:2023-04
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Lim, Y. J;Navarro, C. A.;Nutt, S. R.;Williams, T. J.
- 通讯作者:Williams, T. J.
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