哈工大费维栋、王黎东、盛捷团队成功研发碳纤维废弃物再利用新技术

哈工大全媒体（李双余 盛捷/文 任清潭/图）近日，我校材料科学与工程学院费维栋教授、王黎东教授团队和空间环境与物质科学研究院盛捷副研究员团队在碳纤维废弃物再利用新技术方面取得重要研究进展，研究成果以《在固态火焰中升级回收碳纤维废弃物》（Upcycling carbon fibre wastes in solid-flames）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该技术为应对日益增长的碳纤维废弃物挑战提供了可持续且经济可行的解决方案，对推动循环经济发展具有重要意义。

随着碳纤维增强环氧树脂复合材料在航空航天、风电等领域的广泛应用，其生产废料及报废制品数量增加。如何实现碳纤维废弃物的高效、高值化回收利用已成为难题。针对这一挑战，研究团队创新性地利用镁粉和碳酸钙粉末作为反应物，基于自蔓延高温合成技术，实现在固态火焰中对碳纤维废弃物的快速升级回收。研究证实，该技术能将碳纤维边角料、预浸料及复合材料等多种废弃物成功转化为石墨烯接枝碳纤维和石墨烯粉末，且所得产物在增强石墨材料和电磁干扰屏蔽等领域具有广阔应用前景。

微观机制分析表明，石墨烯-碳纤维界面形成了C-C共价键，实现了石墨烯与碳纤维的高强度结合，使得石墨烯接枝碳纤维增强效果甚至优于原始碳纤维。机理研究表明，固态火焰过程中镁扮演了关键角色，其通过电子转移效应显著弱化环氧树脂分解中间体中芳基-氧键的键能，促进C-O键的断裂和C-C键的互联，从而驱动环氧树脂向石墨烯的转化以及石墨烯在碳纤维缺陷位点的接枝。同时，该固态火焰升级回收技术相较于传统热回收和焚烧，具有更低的全球变暖潜能值和累积能源需求。

固态火焰法升级回收碳纤维废弃物流程示意图与产物表征

哈工大为论文唯一通讯单位。材料科学与工程学院博士研究生任清潭为论文第一作者。材料科学与工程学院王黎东教授、空间环境与物质科学研究院盛捷副研究员为论文共同通讯作者。

国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟装置”为研究材料跨尺度微观结构的精细表征与解析提供重要支撑作用。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-68528-8