碳纤维复材由于具有高强度、轻量化的特点，广泛应用于飞机、汽车、风力发电等领域，但其回收利用难度大，已成为建设资源循环型社会的一大课题。
日本早稻田大学理工学部的德郎千春教授、该校研究生院创造科学与工程学研究科的一年级博士生佐藤圭太、该校碳中和社会研究与教育中心的犬冢满副教授、该校理工学部的小北隆敏讲师，以及他们领导的研究成果，开发了一种新技术，利用电脉冲直接放电法从 CFRP 中高效、高纯度地回收碳纤维。
与传统的电脉冲水下破碎法相比，新方法利用了焦耳热的产生和介电击穿导致的树脂汽化以及绝缘破坏产生的膨胀力，结果表明，可以在几乎保持碳纤维长度和强度的情况下回收碳纤维。此外，经证实，新方法的能效比传统方法高出约 10 倍。这项研究为高效、低环境影响地回收利用碳纤维复材废料提供了新的可能性，而仅采用传统的破碎和加热方法很难实现这一目标。
（图：本研究开发的电脉冲直接放电法）
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研究基础
作为传统的回收方法，主要有破碎、热解和化学分解。然而，压碎会缩短碳纤维并显着降低其强度。热解可以通过在高温下燃烧树脂来进行分离，但存在CO2排放，并且碳纤维的强度会降低50-85%。化学分解使用有机溶剂来溶解树脂，但设备昂贵且对环境的影响是有问题的。
最年提出的水下破碎法是一种使用电脉冲的方法。这种方法利用电脉冲放电在水中产生的冲击波使材料断裂，但需要数百次放电，而且选择性分离碳纤维和树脂的能力有限。
因此，有必要开发更高效、对环境危害更小的 CFRP 循环利用技术。
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研究目标与研究方法
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研究意义
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挑战与未来前景
尽管本研究中开发的电脉冲直接放电方法已经显示出回收 CFRP 的更多可能性，但仍然存在一些问题。
首先，单次脉冲辐照回收的碳纤维数量较少。这就需要优化工艺，包括重复辐照和改进电极结构，以便更有效地在 CFRP 内部诱发放电。
此外，回收碳纤维的方向不一致也是再利用过程中的一个难题。为了解决这个问题，有必要开发一种能够均匀处理回收纤维的工艺，并研究将这些纤维应用于新用途的可能性。
此外，还有必要验证从目前的实验室规模扩大到工业规模的效率和成本。当这项技术扩大到工业规模时，必须降低设备制造成本，并支持大规模加工，因为目前使用的设备都是专用设备。在这方面，有必要考虑如何设计设备，以提高其多功能性并降低运营成本。
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研究人员评价
为了实现循环经济，先进的分离技术（如本研究中涉及的技术）至关重要。迄今为止，这些目的的实现一直依赖于破碎、研磨和人工，但需要创新技术来取代传统方法，以减少对环境的影响，并降低这一过程的劳动密集程度。利用新的外部刺激的技术，如本研究提出的电脉冲直接放电法，作为难以加工的材料的预处理方法，具有巨大的潜力。今后，研究将继续开发这些技术，为建设资源循环型社会做出贡献。
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文献信息
论文标题：Efficient recovery of carbon fibers from carbon fiber-reinforced polymers using direct discharge electrical pulses（使用直接放电电脉冲从碳纤维增强聚合物中高效回收碳纤维）
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