Một nhóm do Giáo sư Wang Huaiyuan từ Trường Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Thiên Tân dẫn đầu đã phát triển thành công một loại nhựa epoxy mới kết hợp-khả năng chịu nhiệt độ cao, độ bền và độ dẻo dai cao cũng như khả năng tái chế thông qua thiết kế cấu trúc phân tử đổi mới, phá vỡ-tình trạng tiến thoái lưỡng nan về hiệu suất lâu dài đã gây khó khăn cho ngành. Các kết quả nghiên cứu có liên quan gần đây đã được công bố trên tạp chí quốc tế *Vật liệu nâng cao*. Nhựa epoxy, nhờ đặc tính kết dính tuyệt vời, độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn hóa học, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chiến lược như năng lượng mới và bao bì điện tử. Nó là vật liệu quan trọng không thể thiếu trong sản xuất-cao cấp hiện đại, thường được gọi là "bộ xương vô hình" của ngành công nghiệp hiện đại, với quy mô thị trường toàn cầu vượt quá 13 tỷ USD. Ở nước tôi, nhựa epoxy cũng là vật liệu cơ bản quan trọng để chế tạo cánh tuabin gió. Tuy nhiên, khi thiết bị năng lượng gió dần bước vào giai đoạn ngừng hoạt động, khoảng 5.800 tấn chất thải vật liệu composite nhựa epoxy được tạo ra hàng năm, hiện chủ yếu dựa vào bãi chôn lấp hoặc đốt để xử lý, không chỉ gây lãng phí tài nguyên mà còn gây áp lực cho môi trường. Thách thức chính trong việc tái chế nhựa epoxy nằm ở hiệu suất "tiến thoái lưỡng nan". Nhựa epoxy truyền thống sau khi đóng rắn sẽ tạo thành cấu trúc mạng ba chiều, giống như một "lưới đánh cá không thể đứt". Việc đạt được sự cân bằng giữa độ bền cao, khả năng chịu nhiệt cao, độ dẻo dai và khả năng xử lý luôn là thách thức-việc làm cứng đòi hỏi phải hy sinh khả năng chịu nhiệt, đồng thời cải thiện khả năng chịu nhiệt dẫn đến độ giòn. Điều này không chỉ hạn chế ứng dụng của nó trong những môi trường khắc nghiệt mà còn trở thành nút thắt cốt lõi đối với hoạt động sản xuất nội địa và phủ xanh nhựa epoxy{17}}cao cấp. Nhóm của giáo sư Wang Huaiyuan bắt đầu từ nguồn thiết kế phân tử, khéo léo nhúng các "cặp ion bazơ axit" thuận nghịch vào mạng lưới cứng nhắc của nhựa epoxy truyền thống. Các cặp ion này đóng vai trò kép trong vật liệu: chúng vừa là "bộ giảm xóc thu nhỏ" hấp thụ năng lượng va chạm vừa là "chất xúc tác thông minh" khởi đầu quá trình tái hợp liên kết ở nhiệt độ cao. Thiết kế này cho phép vật liệu mới duy trì độ bền cực cao (78 MPa) và khả năng chịu nhiệt (nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh lớn hơn 245 độ C) trong khi đạt được độ bền đứt gãy là 8,2 megajoule trên mét khối. So với các vật liệu nhựa epoxy cao cấp-có sẵn trên thị trường, khả năng chịu nhiệt của vật liệu mới được cải thiện khoảng 15%, đồng thời độ bền khi gãy tăng lên gần ba lần. Trong khi vẫn duy trì những đặc tính tuyệt vời này, vật liệu mới còn có khả năng tự phục hồi và khả năng tái chế mà nhựa epoxy truyền thống không có. Wang Huaiyuan cho biết: "Lần đầu tiên, chúng tôi đã đạt được hình dạng có thể lập trình và sự phân hủy hóa học trong một loại nhựa epoxy nhiệt rắn hiệu suất cao như vậy". “Các thí nghiệm cho thấy vật liệu này có thể được tái xử lý và tái chế vật lý nhiều lần, với mức độ suy giảm hiệu suất không quá 10%”. Điều này phá vỡ giới hạn của nhựa epoxy truyền thống là "cố định vĩnh viễn sau một{36}}đóng rắn". Dựa trên những đặc tính độc đáo của nó, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công lớp phủ composite siêu kỵ nước, dẫn nhiệt cao-với góc tiếp xúc với nước gần 150 độ-thông qua quy trình ép nóng{41}}đơn giản. Việc bổ sung chất độn boron nitride giúp cải thiện đáng kể khả năng dẫn nhiệt, giải quyết các thách thức về tản nhiệt của trạm gốc 5G và chip hiệu suất cao, đồng thời hỗ trợ nâng cấp các ngành công nghiệp vật liệu cao cấp theo mục tiêu "cacbon kép". Trong tương lai, trong lĩnh vực điện gió, khả năng tái chế của nó được kỳ vọng sẽ giải quyết được vấn đề xử lý các cánh quạt đã nghỉ hưu; trong lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới, các ưu điểm về độ bền, độ dẻo dai và khả năng chịu nhiệt-cao của nó có thể giúp nâng cấp thiết bị sao cho nhẹ hơn, đồng thời mang lại triển vọng rộng lớn cho việc thay thế nhựa epoxy-cao cấp trong nước.
