印度科学研究所开发双动态类玻璃体环氧复合材料，回收后强度保持率达96%
印度科学研究所近日在《先进复合材料与杂化材料》发表研究成果，开发出一种基于双动态类玻璃体环氧树脂的碳纤维复合材料。该材料在弯曲强度、层间剪切强度、自修复能力、电磁屏蔽和除冰功能等方面均优于传统碳纤维/环氧层压板，回收再制造后仍可保留高达96%的原始力学性能。
该研究由印度科学研究所材料工程系Akash Basu及其团队完成。团队采用类玻璃体环氧树脂作为基体，该类聚合物在服役温度下呈现热固性树脂特性，加热时则可通过共价键重排实现修复与回收。研究构建由二硫键和硅醚键组成的双动态网络，使材料在较宽温度范围内具备高效应力松弛和自修复能力。
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为进一步提升功能表现，团队将羟基功能化氧化石墨烯引入基体，在增强力学补强效果的同时赋予材料导电能力。该导电网络可用于电磁干扰屏蔽和焦耳加热，使层压板具备自加热除冰功能。测试显示，材料电磁屏蔽效能达到-46分贝，表面覆冰可在47秒内快速融化，将损伤修复、电磁屏蔽和防除冰能力集成于单一材料体系。
在纤维—基体界面设计上，研究团队对碳纤维进行功能化处理，引入解离型Diels-Alder加成物，形成与基体动态化学相匹配的可逆共价界面。该设计提升了界面结合强度，降低分层风险，同时可在热刺激下实现纤维与树脂的清洁分离，为回收提供便利。
在结构性能方面，新型复合材料架构展现出明显优势。弯曲强度较传统层压板提高53%，层间剪切强度提高47%。在冲击损伤后，材料通过自修复机制恢复64%的结构完整性，显示出良好的损伤容限。
在回收环节，类玻璃体网络与Diels-Alder可逆界面共同作用，使树脂基体和碳纤维能够被有效分离。分离后的纤维质量未出现明显劣化，可直接用于制备新层压板。再制造材料保留高达96%的原始力学性能，为碳纤维复合材料的高值循环利用提供了可行路径。
该研究为复合材料全生命周期管理提供了新的技术框架。双动态类玻璃体策略兼顾高强度、可修复和可回收特性，具备在航空航天、船舶等高端结构领域应用的潜力。不过，材料要实现工程化应用，仍需进一步开展规模化制备、环境耐久性评估及行业认证等工作。
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