具酯交换反应和二硫键交换的双动态化学网络，成功开发出可重塑、可自修复、可化学降解的环氧vitrimer基体，实现了碳纤维复合材料的闭环回收，回收纤维拉伸强度保持率超过95%，为复合材料产业的绿色转型提供了关键材料技术。
全球复合材料产业每年产生数十万吨退役制品，其中碳纤维增强热固性复合材料占比持续攀升。由于环氧树脂基体在固化后形成不可逆的三维交联网络，传统热固性复合材料既无法通过加热熔融重塑，也难以在自然环境中降解，退役后主要采用填埋或焚烧方式处理，不仅造成高价值碳纤维资源的巨大浪费，也带来严峻的环境压力。如何实现热固性复合材料的高效回收与高值化再利用，已成为制约行业可持续发展的全球性技术难题。
双动态化学网络的设计是该技术突破的核心所在。传统vitrimer材料通常仅含单一动态共价键，如酯键或二硫键，在特定刺激条件下可发生键交换反应，使材料表现出类似玻璃的可重塑特性。然而，单一动态键体系往往存在响应温度高、交换速率慢、力学性能损失大等不足。此次研究创新性地将酯交换键与二硫键交换反应集成于同一环氧网络中，构建了协同响应的双动态机制。在加热条件下，酯键交换主导网络拓扑重排，实现材料的大尺度重塑；而在特定化学试剂或光刺激下，二硫键发生快速交换反应，赋予材料高效的自修复能力。
在回收工艺方面，该技术展现出显著优势。将退役碳纤维复合材料置于特定的醇解溶剂中，在180摄氏度至220摄氏度条件下处理2至4小时，环氧基体即可完全降解为可溶性低聚物，而碳纤维增强体则保持完整的纤维形态和表面结构。回收后的碳纤维经简单清洗和干燥处理，即可重新用于新复合材料的制备。力学测试表明，回收碳纤维的拉伸强度保持率达到95%以上，拉伸模量保持率超过98%，与原生纤维的性能差异在工程允许范围内。这一回收效率远优于传统热裂解和机械粉碎方法，后两者通常导致纤维强度损失30%至50%。
自修复功能是双动态环氧网络的另一项突出特性。在实际服役过程中，复合材料不可避免地会产生微裂纹等损伤，这些微裂纹若不及时修复，将在循环载荷作用下逐渐扩展，最终导致结构失效。基于二硫键交换反应的自修复机制，当材料出现微裂纹时，只需在损伤部位施加局部加热或特定波长的光照，裂纹界面处的二硫键即可发生断裂与重组，实现分子层面的"焊接"修复。实验数据显示，经自修复处理的含缺口试样，其弯曲强度恢复率达到85%以上，疲劳寿命延长近一个数量级。
从产业应用角度看，双动态环氧基体可与现有复合材料成型工艺良好兼容。该材料体系适用于真空辅助树脂传递模塑、热压罐成型及自动纤维铺放等主流工艺，无需对现有生产线进行大规模改造。在风电叶片、轨道交通车辆、新能源汽车车身等长寿命、高价值复合材料构件领域，双动态环氧复合材料的应用将显著延长产品服役周期，降低全生命周期成本，并为退役后的材料回收提供经济可行的技术路径。
展望未来，可回收、可修复的智能化复合材料将成为行业发展的重要趋势。随着动态化学理论的深入发展和新型动态键体系的不断开发，复合材料的"设计-制造-服役-回收"全生命周期闭环管理正从理念走向现实。更多复合材料前沿动态，尽在复材云集。
