Tianjin Üniversitesi Kimya Mühendisliği Okulu'ndan Profesör Wang Huaiyuan liderliğindeki bir ekip, yenilikçi moleküler yapı tasarımı yoluyla yüksek-sıcaklık direncini, yüksek mukavemeti ve dayanıklılığı ve geri dönüştürülebilirliği birleştiren yeni bir epoksi reçineyi başarılı bir şekilde geliştirdi ve-sektörün başına bela olan uzun süredir devam eden performans "tahterevalli ikilemini" kırdı. İlgili araştırma sonuçları yakın zamanda uluslararası *Advanced Materials* dergisinde yayınlandı. Epoksi reçine, mükemmel yapışma özellikleri, mekanik mukavemeti ve kimyasal korozyon direnci nedeniyle yeni enerji ve elektronik ambalajlama gibi stratejik alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Genellikle modern endüstrinin "görünmez iskeleti" olarak anılan ve küresel pazar büyüklüğü 13 milyar doları aşan, modern üst düzey{5}}üretimde vazgeçilmez bir anahtar malzemedir. Benim ülkemde epoksi reçine aynı zamanda rüzgar türbini kanat imalatında da önemli bir temel malzemedir. Bununla birlikte, rüzgar enerjisi ekipmanı kademeli olarak kullanım dışı kalma dönemine girerken, yılda yaklaşık 5.800 ton epoksi reçine kompozit malzeme atığı üretilmekte olup, şu anda bertaraf için çoğunlukla çöp sahasına veya yakmaya ihtiyaç duyulmaktadır ve bu sadece kaynak israfına değil aynı zamanda çevresel baskıya da neden olmaktadır. Epoksi reçinenin geri dönüşümündeki ana zorluk "tahterevalli ikilemi" performansında yatmaktadır. Geleneksel epoksi reçineler kürlendikten sonra "kırılmaz bir balık ağını" andıran üç-boyutlu bir ağ yapısı oluşturur. Yüksek mukavemet, yüksek ısı direnci, tokluk ve işlenebilirlik arasında bir denge kurmak her zaman zordur-sertleştirme, ısı direncinden fedakarlık etmeyi gerektirir; ısı direncini artırmak ise kırılganlığa yol açar. Bu, yalnızca aşırı ortamlardaki uygulamasını sınırlamakla kalmıyor, aynı zamanda yüksek kaliteli epoksi reçinelerin yerli üretimi ve yeşillendirilmesi açısından da temel bir darboğaz haline geliyor. Profesör Wang Huaiyuan'ın ekibi, tersine çevrilebilir "asit-baz iyon çiftlerini" geleneksel epoksi reçinelerin katı ağına akıllıca yerleştirerek moleküler tasarım kaynağından yola çıktı. Bu iyon çiftleri malzemede ikili bir rol oynuyor: hem darbe enerjisini emen "minyatür şok emiciler" hem de yüksek sıcaklıklarda bağ rekombinasyonunu başlatan "akıllı katalizörler". Bu tasarım, yeni malzemenin ultra-yüksek mukavemeti (78 MPa) ve ısı direncini (245 santigrat derecenin üzerinde cam geçiş sıcaklığı) korumasına olanak tanırken metreküp başına 8,2 megajoule'lük kırılma dayanıklılığına da ulaşıyor. Piyasada bulunan ileri teknolojiye sahip epoksi reçine malzemeleriyle karşılaştırıldığında, yeni malzemenin ısı direnci yaklaşık %15 oranında artırılırken, kırılma dayanıklılığı da neredeyse üç kat artırıldı. Bu mükemmel özellikleri korurken, yeni malzeme aynı zamanda geleneksel epoksi reçinelerde bulunmayan kendi kendini iyileştirme yeteneklerine ve geri dönüştürülebilirliğe de sahip. Wang Huaiyuan, "İlk defa, bu kadar yüksek performanslı, ısıyla sertleşen bir epoksi reçinede programlanabilir şekil ve kimyasal bozulma elde ettik" dedi. "Deneyler, bu malzemenin birçok kez yeniden işlenebileceğini ve fiziksel olarak geri dönüştürülebileceğini, performans kaybının %10'u aşmadığını gösteriyor." Bu, "bir kez kürlendikten sonra kalıcı olarak sabitlenen" geleneksel epoksi reçinelerin sınırlamalarını ortadan kaldırır. Ekip, benzersiz özelliklerine dayanarak, basit bir sıcak presleme işlemiyle-su temas açısı 150 dereceye yakın olan-süperhidrofobik, yüksek ısı iletkenliğine sahip bir kompozit kaplamayı başarıyla-hazırladı. Bor nitrür dolgu maddesinin eklenmesi, termal iletkenliği önemli ölçüde iyileştirerek 5G baz istasyonlarının ve yüksek performanslı çiplerin ısı dağıtımı zorluklarını giderir ve "çift karbon" hedefi kapsamında üst düzey malzeme endüstrilerinin yükseltilmesine destek sağlar. Gelecekte rüzgar enerjisi sektöründe geri dönüştürülebilirliğin, kullanımdan kaldırılan kanatların atılması sorununu çözmesi bekleniyor; yeni enerji taşıtı sektöründe, yüksek mukavemet, sağlamlık ve yüksek sıcaklık direnci avantajları, ekipmanın hafif olacak şekilde yükseltilmesine yardımcı olabilir ve aynı zamanda yüksek kaliteli epoksi reçinelerin yurt içinde ikamesi için geniş umutlar sunar.
