Een team onder leiding van professor Wang Huaiyuan van de School of Chemical Engineering aan de Universiteit van Tianjin heeft met succes een nieuwe epoxyhars ontwikkeld die hoge-temperatuurbestendigheid, hoge sterkte en taaiheid en recycleerbaarheid combineert door middel van innovatief ontwerp van de moleculaire structuur, waardoor het al lang bestaande- wankeldilemma op het gebied van prestaties waarmee de industrie wordt geplaagd, wordt doorbroken. De relevante onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in het internationale tijdschrift *Advanced Materials*. Epoxyhars wordt vanwege zijn uitstekende kleefeigenschappen, mechanische sterkte en chemische corrosieweerstand veel gebruikt op strategische gebieden zoals nieuwe energie en elektronische verpakkingen. Het is een onmisbaar sleutelmateriaal in de moderne hoogwaardige productie-, vaak het 'onzichtbare skelet' van de moderne industrie genoemd, met een mondiale marktomvang van meer dan 13 miljard dollar. In mijn land is epoxyhars ook een belangrijk basismateriaal voor de productie van windturbinebladen. Nu windenergieapparatuur echter geleidelijk de ontmantelingsperiode ingaat, wordt jaarlijks ongeveer 5.800 ton epoxyharscomposietmateriaal gegenereerd, dat momenteel voornamelijk afhankelijk is van stortplaatsen of verbranding voor verwijdering, wat niet alleen verspilling van hulpbronnen veroorzaakt, maar ook druk op het milieu. De belangrijkste uitdaging bij het recyclen van epoxyhars ligt in het prestatie-'wipdilemma'. Traditionele epoxyharsen vormen na uitharding een driedimensionale netwerkstructuur, die lijkt op een 'onbreekbaar visnet'. Het bereiken van een evenwicht tussen hoge sterkte, hoge hittebestendigheid, taaiheid en verwerkbaarheid is altijd een uitdaging.-Voor hardheid moet je de hittebestendigheid opofferen, terwijl het verbeteren van de hittebestendigheid tot brosheid leidt. Dit beperkt niet alleen de toepassing ervan in extreme omgevingen, maar wordt ook een kernknelpunt voor de binnenlandse productie en vergroening van hoogwaardige epoxyharsen. Het team van professor Wang Huaiyuan ging uit van de moleculaire ontwerpbron, waarbij op slimme wijze omkeerbare 'zure-base-ionenparen' werden ingebed in het rigide netwerk van traditionele epoxyharsen. Deze ionenparen spelen een dubbele rol in het materiaal: het zijn zowel 'miniatuurschokdempers' die impactenergie absorberen als 'intelligente katalysatoren' die de recombinatie van bindingen bij hoge temperaturen initiëren. Dankzij dit ontwerp behoudt het nieuwe materiaal een ultra-hoge sterkte (78 MPa) en hittebestendigheid (glasovergangstemperatuur hoger dan 245 graden Celsius), terwijl een breuktaaiheid van 8,2 megajoule per kubieke meter wordt bereikt. Vergeleken met in de handel verkrijgbare hoogwaardige epoxyharsmaterialen is de hittebestendigheid van het nieuwe materiaal met ongeveer 15% verbeterd, terwijl de breuktaaiheid bijna drie keer is toegenomen. Terwijl deze uitstekende eigenschappen behouden blijven, beschikt het nieuwe materiaal ook over zelfherstellende eigenschappen en recycleerbaarheid die bij traditionele epoxyharsen ontbreekt. "Voor het eerst hebben we programmeerbare vorm- en chemische degradatie bereikt in een thermohardende epoxyhars met zo'n hoge-prestaties", zegt Wang Huaiyuan. "Experimenten tonen aan dat dit materiaal meerdere keren kan worden herverwerkt en fysiek gerecycled, waarbij de prestatievermindering niet meer dan 10% bedraagt." Dit doorbreekt de beperking van traditionele epoxyharsen die "permanent worden gefixeerd na één- keer uitharden." Op basis van zijn unieke eigenschappen heeft het team met succes een superhydrofobe composietcoating met hoge thermische geleidbaarheid -met een watercontacthoek van bijna 150 graden- vervaardigd via een eenvoudig heet-persproces. De toevoeging van boornitridevulmiddel verbetert de thermische geleidbaarheid aanzienlijk, waardoor de uitdagingen op het gebied van warmteafvoer van 5G-basisstations en hoogwaardige chips worden aangepakt, en ondersteuning wordt geboden voor de modernisering van hoogwaardige materiaalindustrieën onder de doelstelling 'dual carbon'. In de toekomst, in de windenergiesector, wordt verwacht dat de recycleerbaarheid ervan het probleem van het weggooien van afgedankte wieken zal oplossen; in de sector van nieuwe energievoertuigen kunnen de voordelen op het gebied van hoge sterkte, taaiheid en hoge-temperatuurbestendigheid ertoe bijdragen dat apparatuur lichter wordt, terwijl ook brede perspectieven worden geboden voor de binnenlandse vervanging van- hoogwaardige epoxyharsen.
