热固性碳纤维增强复合材料因不可逆交联网络而长期面临回收难题。近期，科研团队以消费后废弃PET塑料和生物衍生香草醛基含磷交联剂为原料，构建亚胺键动态共价网络，制备出兼具高力学性能、本征阻燃、可编程形状记忆与温和条件化学解聚的可回收碳纤维增强动态树脂复合材料，拉伸强度达789 MPa，与传统环氧基碳纤维复合材料相当。该成果为碳纤维复合材料的闭环回收提供了全新范式。
传统热固性环氧树脂通过不可逆共价键形成三维交联网络，一旦固化便无法重新加工或化学解聚。这是碳纤维复合材料回收“难解构、难分离、难利用”困境的根源。新体系以消费后PET废弃物为原料，经胺解反应生成含氨基寡聚物中间体，再与香草醛衍生的含磷交联剂通过缩合反应形成亚胺键网络。亚胺键在特定温度或催化剂条件下可发生交换反应，使交联网络拓扑结构重组，赋予材料类似热塑性塑料的可重新加工能力。
在力学性能方面，该复合材料拉伸强度达789 MPa，与传统环氧树脂基碳纤维复合材料处于同一水平。胺基化碳纤维处理显著提高纤维–基体界面结合力，进一步发挥了碳纤维的增强效能。这意味着采用动态共价键树脂并不需要以牺牲力学性能为代价，打消了业界对“可回收树脂性能不足”的普遍顾虑。
该材料的回收机制是其核心创新。在温和溶剂条件下，亚胺键网络可快速化学解聚，使树脂基体与碳纤维高效分离。回收后的碳纤维结构完整，可直接用于再加工。多次压缩模塑重加工后，材料热性能与拉伸性能基本保持不变，展现出优异的循环回收稳定性。与高温热解回收法相比，化学解聚对纤维表面的损伤更小，纤维保留性能更高。
含磷交联剂赋予材料本征阻燃性能，无需外加阻燃剂即可实现自熄行为。这一特性对航空航天和新能源领域的复合材料应用尤为重要，传统碳纤维复合材料通常需要额外添加阻燃剂才能满足防火安全要求，而该体系从分子设计层面解决了阻燃问题。此外，亚胺键动态网络还赋予材料可编程形状记忆功能——在特定温度下可恢复预设形状，为智能结构材料提供了新思路。
该材料平台将闭环可回收性、增强界面粘附和本征阻燃性整合于同一体系，实现了“一材多用”的设计理念。材料局部受损后可通过加热实现自修复——亚胺键在特定温度下发生交换反应使裂纹区域重新交联愈合——延长服役寿命。以废弃PET为原料不仅降低成本，更实现了“废弃物→高性能材料→可回收产品”的闭环路径，具有显著的资源循环价值。
从行业痛点角度看，碳纤维复合材料回收一直是全球性难题。传统机械回收法导致纤维长度大幅缩短、性能下降；高温热解法能耗高且损伤纤维表面；化学溶剂法虽能保留纤维性能，但通常需要苛刻条件。亚胺键动态共价树脂在温和条件下即可实现高效解聚，且多次循环后性能保持率高，为大规模工程化回收提供了可行路线。
该材料体系适用于航空航天结构件、风电叶片、汽车轻量化部件等对可回收性要求日益提高的场景。随着动态共价键热固性树脂技术的成熟，碳纤维复合材料的全生命周期管理将更加可持续，回收碳纤维的市场流通规模也有望显著扩大。
亚胺键动态共价热固性树脂的突破，为碳纤维复合材料从“一次性使用”迈向“闭环循环”提供了切实可行的技术路径。以废弃塑料为原料、以生物基交联剂为辅剂、以动态化学键为核心机制，这一研究展示了材料创新如何同时实现高性能与可持续性。更多复合材料前沿动态，尽在复材云集。
