Легкие композиты на основе стеклянных и углеродных волокон используют, в частности, в самолетах и поездах: они позволяют снизить вес конструкций, сохранив их прочность. Обычно волокна соединяют эпоксидной смолой. После отверждения она превращается в реактопласт — особый вид пластмассы, который нельзя просто расплавить и сформировать заново. Отделить его от волокон тоже сложно. Поэтому отслужившие композиты часто приходится сжигать или отправлять на свалку.

Ученые Empa предложили изменить свойства эпоксидной смолы с помощью фосфорсодержащей добавки. Она делает материал огнестойким и при определенных условиях позволяет размягчать уже отвержденную смолу и менять ее форму. Это открывает возможность для термомеханической переработки — в отличие от обычной эпоксидной смолы, которую после отверждения нельзя повторно расплавить.

Сам композит представляет собой многослойную «сэндвич-панель». В центре находится легкая сотовая конструкция из арамидного материала, а сверху и снизу — слои тканого стеклянного или углеродного волокна. Все слои связывает эпоксидная смола с фосфорсодержащей добавкой. При использовании подходящего растворителя и нагревания такую конструкцию можно разобрать: отделить сотовый сердечник и волокна от полимерной матрицы.

Главное преимущество технологии в том, что она позволяет вернуть в оборот дорогие компоненты композита, прежде всего арамидные соты и углеродные волокна.

При этом новый материал соответствует требованиям пожарной безопасности и сохраняет почти те же механические свойства, что и обычная эпоксидная смола. Для авиации это особенно важно: материалы в салоне самолета должны одновременно быть легкими, прочными и устойчивыми к возгоранию.

Полностью замкнутого цикла переработки пока нет. Исследователи уже показали, что композит можно разделить на основные компоненты, но извлечение самой эпоксидной смолы из раствора и ее повторное использование еще предстоит разработать. Следующим этапом станет масштабирование производства нового материала и процесса переработки. Технологию создали вместе с промышленным партнером Elantas при поддержке швейцарского агентства Innosuisse.

В будущем разработку планируют применять не только в авиации и железнодорожном транспорте, но и в энергетике и строительстве. Если технологию удастся масштабировать, она позволит сочетать свойства, которые раньше было сложно получить одновременно: небольшой вес, прочность, огнестойкость и возможность переработки композитных конструкций после окончания их срока службы.