Un team guidato dal professor Wang Huaiyuan della Scuola di ingegneria chimica dell'Università di Tianjin ha sviluppato con successo una nuova resina epossidica che combina resistenza alle alte-temperature, elevata resistenza e tenacità e riciclabilità attraverso un design innovativo della struttura molecolare, rompendo il-dilemma dell'altalena sulle prestazioni di lunga data che ha afflitto il settore. I risultati della ricerca in questione sono stati recentemente pubblicati sulla rivista internazionale *Advanced Materials*. La resina epossidica, grazie alle sue eccellenti proprietà adesive, resistenza meccanica e resistenza alla corrosione chimica, è ampiamente utilizzata in campi strategici come la nuova energia e gli imballaggi elettronici. Si tratta di un materiale chiave indispensabile nella moderna produzione-di fascia alta, spesso definito lo "scheletro invisibile" dell'industria moderna, con una dimensione del mercato globale che supera i 13 miliardi di dollari. Nel mio paese, la resina epossidica è anche un importante materiale di base per la produzione delle pale delle turbine eoliche. Tuttavia, man mano che le apparecchiature eoliche entrano gradualmente nel periodo di smantellamento, ogni anno vengono generate circa 5.800 tonnellate di rifiuti di materiali compositi in resina epossidica, che attualmente dipendono principalmente dalla discarica o dall’incenerimento per lo smaltimento, causando non solo spreco di risorse ma anche pressione ambientale. La sfida principale nel riciclaggio della resina epossidica risiede nel "dilemma dell'altalena" delle prestazioni. Le resine epossidiche tradizionali, dopo l'indurimento, formano una struttura a rete tridimensionale, simile a una "rete da pesca infrangibile". Raggiungere un equilibrio tra elevata robustezza, elevata resistenza al calore, tenacità e lavorabilità è sempre impegnativo-l'indurimento richiede il sacrificio della resistenza al calore, mentre il miglioramento della resistenza al calore porta alla fragilità. Ciò non solo ne limita l'applicazione in ambienti estremi, ma diventa anche un collo di bottiglia fondamentale per la produzione domestica e l'ecologizzazione delle resine epossidiche di fascia alta. Il team del professor Wang Huaiyuan è partito dalla progettazione molecolare, incorporando abilmente "coppie di ioni acido-base" reversibili nella rete rigida delle tradizionali resine epossidiche. Queste coppie ioniche svolgono un duplice ruolo nel materiale: sono sia "ammortizzatori in miniatura" che assorbono l'energia dell'impatto, sia "catalizzatori intelligenti" che avviano la ricombinazione dei legami ad alte temperature. Questo design consente al nuovo materiale di mantenere una robustezza ultra-elevata (78 MPa) e una resistenza al calore (temperatura di transizione vetrosa superiore a 245 gradi Celsius) ottenendo allo stesso tempo una resistenza alla frattura di 8,2 megajoule per metro cubo. Rispetto ai materiali in resina epossidica di fascia alta-disponibili in commercio, la resistenza al calore del nuovo materiale è migliorata di circa il 15%, mentre la resistenza alla frattura è aumentata di quasi tre volte. Pur mantenendo queste eccellenti proprietà, il nuovo materiale possiede anche capacità di autoriparazione e riciclabilità che mancano nelle resine epossidiche tradizionali. "Per la prima volta, abbiamo ottenuto una forma programmabile e una degradazione chimica in una resina epossidica termoindurente-con prestazioni così elevate", ha affermato Wang Huaiyuan. "Gli esperimenti dimostrano che questo materiale può essere rielaborato e riciclato fisicamente più volte, con un degrado delle prestazioni non superiore al 10%." Ciò supera i limiti delle tradizionali resine epossidiche che vengono "fissate in modo permanente dopo una-indurimento una tantum". Sulla base delle sue proprietà uniche, il team ha preparato con successo un rivestimento composito superidrofobo e ad alta conduttività termica-con un angolo di contatto con l'acqua vicino a 150 gradi-attraverso un semplice processo di-pressatura a caldo. L'aggiunta del riempitivo di nitruro di boro migliora significativamente la conduttività termica, affrontando le sfide di dissipazione del calore delle stazioni base 5G e dei chip ad alte-prestazioni e fornendo supporto per l'aggiornamento dei settori dei materiali di fascia alta-nell'ambito dell'obiettivo del "doppio carbonio". In futuro, nel settore eolico, si prevede che la sua riciclabilità risolverà il problema dello smaltimento delle pale dismesse; nel settore dei veicoli a nuova energia, i suoi vantaggi di elevata robustezza, tenacità e resistenza alle alte-temperature possono aiutare a migliorare le attrezzature per renderle più leggere, fornendo allo stesso tempo ampie prospettive per la sostituzione domestica delle resine epossidiche di fascia alta-.
