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AI技术强势杀入碳纤维回收领域,东丽预测模型实现碳纤维回收与高强度兼得

发布时间:2026-08-24

碳纤维增强复合材料(CFRP)凭借“轻如铝、强如钢”的极致性能,早已成为航空航天、新能源汽车、高端风电等领域减重增效的核心材料。但随着全球退役 CFRP 部件规模逐年攀升,这一“高端材料”却正沦为回收端的“环保难题”——其核心基体热固性树脂的高强特性与可回收性天然相悖,数十年间始终是产业难以突破的死局。

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作为 CFRP 两大核心组分之一,基体树脂是包裹碳纤维、赋予复合材料成型能力与结构稳定性的关键相,同时也直接决定着材料的耐热、阻燃与回收特性。当前高端 CFRP 普遍采用的热固性树脂,经交联固化后会形成致密的三维网状结构,可提供优异的力学强度与耐温表现,但也正因这种稳定结构,其化学分解难度大、回收处理成本极高,长期制约着 CFRP 的全生命周期循环。


8月20日,日本东丽宣布开发出一项高精度材料设计技术,可在CFRP材料回收场景下高效筛选兼顾热固性树脂回收性与力学特性的基体树脂。该技术并非简单试错,而是基于东丽长期积累的CFRP设计经验,利用材料信息学(MI)和机器学习,系统整理并学习树脂分子结构与可回收性、力学性能之间的关联数据,构建出新的预测模型。

与以往特性预测模型相比,该模型在兼顾回收性和力学性能的基体树脂候选筛选中,预测精度最大提高约25%。此处“预测精度”指回归分析中的决定系数R²,即模型对实际数据波动的解释能力,数值越高说明预测越可靠。进一步验证显示,利用该模型筛选出的树脂组成,在制成CFRP后仍能保持易分解、易再利用的特性。这意味着,材料设计早期即可判断树脂在真实复合材料中的回收潜力,无需等到成品制成后再进行评估。

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从产业价值看,该模型可在CFRP材料设计初期高效压缩候选范围,针对航空、汽车等不同领域的性能要求进行快速设计。东丽预计,未来有望将候选材料的实验与仿真评价件数削减数千至数万件,大幅降低研发周期和成本。这一转变的本质,是把材料开发从“经验+试错”推向“数据+预测”,使回收性不再只是事后考量,而成为设计阶段即可优化的核心参数。

值得注意的是,这项技术突破并非企业独立研发,而是日本国家级循环经济战略的落地成果之一。该项目隶属于日本内阁府综合科学技术创新会议(CSTI)战略性创新创造计划(SIP)第三期的“循环经济系统构建”专项。本次支撑项目的 SIP 专项,以塑料全链条循环为核心方向,旨在联动全产业链各利益相关方构建循环型价值链,重点通过数字技术实现循环市场中塑料实体流通的全链路可视化,打造虚实融合的循环经济产业体系。

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东丽方面表示,下一阶段将加速推进该技术的材料开发与产业化实证,全力推动易回收型 CFRP 的社会落地与市场普及,重点向航空航天、新能源汽车、通用工业等多元应用场景拓展。与此同时,东丽将进一步强化与学术界等各类合作伙伴的协同创新,持续迭代材料设计技术,践行“通过创造新价值贡献社会”的企业理念,在推动全球复合材料产业循环转型的过程中实现自身的可持续增长。

从行业视角来看,东丽本次技术突破的意义远不止于一款新材料的研发成功,更标志着 CFRP 产业正式从“经验试错”的传统研发范式,迈入“数据驱动的精准设计”新阶段。这套 AI 赋能的材料设计方法,不仅为破解热固性复合材料“性能 - 回收”两难提供了可行路径,更为全球碳纤维产业的循环化升级提供了核心技术支撑,有望加速整个复合材料产业从“线性制造”向“闭环循环”的历史性跃迁。

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