在應對碳纖維廢棄物日益增多的挑戰(zhàn)中，一項創(chuàng)新技術為循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展帶來了新曙光。哈爾濱工業(yè)大學的研究團隊在碳纖維廢棄物再利用領域取得突破性進展，相關成果已發(fā)表于國際權威期刊《自然·通訊》。該技術通過獨特的固態(tài)火焰處理工藝，實現(xiàn)了碳纖維廢棄物的高效高值化回收，為解決行業(yè)難題提供了可持續(xù)方案。

隨著航空航天、風電等產(chǎn)業(yè)對碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料需求的激增，其生產(chǎn)廢料和報廢制品的處置問題愈發(fā)突出。傳統(tǒng)處理方式存在能耗高、污染大等弊端，難以滿足循環(huán)經(jīng)濟要求。研究團隊突破傳統(tǒng)思維，采用鎂粉與碳酸鈣粉末作為反應介質，結合自蔓延高溫合成技術，開發(fā)出固態(tài)火焰升級回收工藝。該技術可在短時間內將碳纖維邊角料、預浸料及復合材料等廢棄物轉化為石墨烯接枝碳纖維和石墨烯粉末，產(chǎn)物性能顯著提升。

微觀檢測顯示，新工藝制備的石墨烯與碳纖維通過C-C共價鍵實現(xiàn)強結合，形成穩(wěn)定的界面結構。這種特殊結構使石墨烯接枝碳纖維的增強效果優(yōu)于原始材料，在增強石墨材料和電磁干擾屏蔽領域展現(xiàn)出巨大應用潛力。實驗數(shù)據(jù)表明，固態(tài)火焰處理過程中，鎂元素通過電子轉移效應顯著降低環(huán)氧樹脂分解中間體的鍵能，促進碳氧鍵斷裂和碳碳鍵重組，從而驅動石墨烯生成及其在碳纖維缺陷處的定向接枝。

與傳統(tǒng)熱回收和焚燒技術相比，該工藝具有顯著的環(huán)境優(yōu)勢。生命周期評估顯示，固態(tài)火焰技術的全球變暖潛能值降低40%以上，累積能源需求減少35%，有效降低了碳排放和能源消耗。這項突破不僅為碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)提供了閉環(huán)解決方案，也為其他高分子材料回收利用提供了技術范式，對推動制造業(yè)綠色轉型具有重要意義。