I-Corps: Green Manufacturing of Recyclable High-Performance Composites

I-Corps:可回收高性能复合材料的绿色制造

基本信息

  • 批准号:
    2230789
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project is the development of plastic composite materials to supplant metal as the structural material of choice. This class of materials is increasingly used in aircraft, automobiles, and wind turbines for their high strength to weight ratio. However, these materials are limited by slow manufacturing and expensive components, such as carbon fiber, that cannot be recycled. The proposed technology may accelerate the manufacturing of composites by up to 10-fold, reducing the carbon emissions of manufacturing and accelerating production of wind turbine blades and lightweight, fuel-efficient aircraft and automobiles. The proposed materials are lighter than exiting composite materials and are recyclable, reducing landfill waste and allowing manufacturers to reuse expensive components for new parts. In addition, these materials may replace epoxies as the predominant matrix for high-performance fiber-reinforced composites.This I-Corps project is based on the development of a class of resin formulations that improves the manufacturability and fiber-binding properties of dicyclopentadiene-based thermosets. Dicyclopentadiene-based materials are highly resistant to chemicals and ballistic impact but are difficult to manufacture into composites. The proposed technology employs additives to ring-opening metathesis polymerization compatible with dicyclopentadiene-based resins that impart the final material with polar functionality and recyclability. The resulting materials show good compatibility with polar fiber surfaces and are easy to manufacture quickly, on demand, and with traditional manufacturing techniques. In addition, the proposed materials may be chemically degraded at end-of-life, allowing for recovery of valuable fiber reinforcements, and reducing the waste in landfills with oversized composites.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.
这个I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力是开发塑料复合材料,以取代金属作为结构材料的选择。这类材料因其高强度重量比而越来越多地用于飞机、汽车和风力涡轮机。然而,这些材料受到制造缓慢和昂贵组件(如碳纤维)的限制,这些组件无法回收。这项技术可能会将复合材料的制造速度提高10倍,减少制造过程中的碳排放,并加速风力涡轮机叶片以及轻质、省油的飞机和汽车的生产。拟议的材料比现有的复合材料更轻,并且可回收,减少了垃圾填埋场的废物,并允许制造商将昂贵的部件重新用于新部件。 此外,这些材料可能取代环氧树脂,成为高性能纤维增强复合材料的主要基体。I-Corps的这一项目是基于开发一类树脂配方,以提高二环己烯基热固性材料的可制造性和纤维粘合性能。 双环戊二烯基材料对化学品和弹道冲击具有高度耐受性,但难以制造成复合材料。所提出的技术采用与二环己烯基树脂相容的开环易位聚合的添加剂,其赋予最终材料极性官能度和可回收性。所得材料显示出与极性纤维表面的良好相容性,并且易于快速、按需和使用传统制造技术制造。此外,建议的材料可能会在使用寿命结束时发生化学降解,从而回收有价值的纤维增强材料,并减少垃圾填埋场中超大复合材料的浪费。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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