Tiandzino universiteto Chemijos inžinerijos mokyklos profesoriaus Wang Huaiyuan vadovaujama komanda sėkmingai sukūrė naują epoksidinę dervą, kuri sujungia aukštą -atsparumą temperatūrai, didelį stiprumą ir kietumą bei tinkamumą perdirbti naudojant naujovišką molekulinės struktūros dizainą, sulaužydama ilgalaikę{1}pramonės našumo problemą. Atitinkami tyrimų rezultatai neseniai buvo paskelbti tarptautiniame žurnale *Advanced Materials*. Epoksidinė derva dėl puikių sukibimo savybių, mechaninio stiprumo ir atsparumo cheminei korozijai yra plačiai naudojama strateginėse srityse, tokiose kaip naujos energijos ir elektroninės pakuotės. Tai nepakeičiama pagrindinė medžiaga šiuolaikinėje aukščiausios klasės{5}}gamyboje, dažnai vadinama „nematomu šiuolaikinės pramonės skeletu“, kurios pasaulinė rinka viršija 13 mlrd. USD. Mano šalyje epoksidinė derva taip pat yra svarbi medžiaga vėjo turbinų menčių gamybai. Tačiau vėjo jėgainių įrenginių eksploatavimo nutraukimo laikotarpiui pamažu pradėjus eksploatuoti, kasmet susidaro apie 5800 tonų epoksidinės dervos kompozitinių medžiagų atliekų, kurios šiuo metu daugiausia priklauso nuo šalinimo sąvartynuose arba deginimo, o tai sukelia ne tik išteklių švaistymą, bet ir neigiamą poveikį aplinkai. Pagrindinis iššūkis perdirbant epoksidinę dervą slypi „sūpynės dilemoje“. Tradicinės epoksidinės dervos po sukietėjimo sudaro trimatį tinklo struktūrą, panašią į „nepertraukiamą žvejybos tinklą“. Norint pasiekti pusiausvyrą tarp didelio stiprumo, didelio atsparumo karščiui, kietumo ir apdirbamumo, visada sudėtinga,{15}}grūdinant reikia paaukoti atsparumą karščiui, o padidinus atsparumą karščiui atsiranda trapumas. Tai ne tik riboja jo taikymą ekstremaliose aplinkose, bet ir tampa pagrindine kliūtimi vietinei gamybai ir aukštos kokybės epoksidinių dervų ekologiškumui. Profesoriaus Wang Huaiyuan komanda pradėjo nuo molekulinio projektavimo šaltinio, sumaniai įterpdama grįžtamas „rūgšties-bazinių jonų poras“ į standų tradicinių epoksidinių dervų tinklą. Šios jonų poros atlieka dvejopą vaidmenį medžiagoje: jos yra ir „miniatiūriniai amortizatoriai“, sugeriantys smūgio energiją, ir „protingi katalizatoriai“, inicijuojantys jungties rekombinaciją aukštoje temperatūroje. Ši konstrukcija leidžia naujajai medžiagai išlaikyti itin -didelį stiprumą (78 MPa) ir atsparumą karščiui (stiklėjimo temperatūra didesnė nei 245 laipsniai Celsijaus), o atsparumas plyšimui yra 8,2 megadžaulio kubiniame metre. Palyginti su komerciškai prieinamomis aukštos klasės epoksidinės dervos medžiagomis, naujos medžiagos atsparumas karščiui pagerėjo maždaug 15 %, o atsparumas lūžiams padidėja beveik tris kartus. Išlaikant šias puikias savybes, naujoji medžiaga taip pat turi savaime{30}gyjančių ir perdirbamų savybių, kurių trūksta tradicinėms epoksidinėms dervoms. „Pirmą kartą pasiekėme programuojamą formą ir cheminį skilimą tokioje didelio efektyvumo termoreaktingoje epoksidinėje dervoje“, – sakė Wang Huaiyuanas. „Eksperimentai rodo, kad šią medžiagą galima pakartotinai apdoroti ir fiziškai perdirbti kelis kartus, o veikimo pablogėjimas neviršija 10 proc. Tai pažeidžia tradicinių epoksidinių dervų, kurios yra „visam laikui fiksuojamos po vienkartinio sukietėjimo“, apribojimus. Remdamasi unikaliomis savybėmis, komanda sėkmingai paruošė superhidrofobinę, didelio šilumos laidumo kompozitinę dangą-, kurios vandens sąlyčio kampas yra artimas 150 laipsnių{40}}per paprastą karšto{41}}presavimo procesą. Boro nitrido užpildas žymiai pagerina šilumos laidumą, sprendžia 5G bazinių stočių ir didelio našumo lustų šilumos išsklaidymo iššūkius ir padeda atnaujinti aukščiausios klasės medžiagų pramonę pagal „dvigubos anglies“ tikslą. Ateityje vėjo energijos sektoriuje tikimasi, kad jos perdirbamumas išspręs nebenaudojamų menčių šalinimo problemą; naujų energetinių transporto priemonių sektoriuje jo didelis stiprumas, tvirtumas ir atsparumo aukštai temperatūrai pranašumai gali padėti patobulinti įrangą, kad ji būtų lengva, o taip pat suteikia daug galimybių vidaus rinkoje pakeisti aukštos klasės epoksidines dervas.
