碳纤维复合材料日益普及，其使用量逐年上升，回收这些材料仍然很困。

随着人们环保意识不断提高，材料的环保性能愈发受到关注。

金属材料以其技术成熟、高质量、可靠和耐用等特点，“雄霸”了广阔的应用领域。不过，另一款同样具备强度、密度和耐磨性等优势，甚至更加轻量化的材料，正随着技术的成熟，锋芒更甚于金属材料。

这就是碳纤维及其复合材料。随着技术的成熟和国产化规模提升，除了军工、航空、航天等高端应用领域外，它正逐步走下“神坛”，进入手机、笔记本电脑等消费电子类产品的应用。

更加轻质的碳纤维，带给消费电子产品带来了额外的惊喜。以某知名品牌笔记本电脑为例，其外壳摒弃了传统的金属材料方案，采用碳纤维材料复合材料制成，具备更轻薄的重量以及简约有质感的设计深受消费者青睐。

值得注意的是，在更加注重材质环保性的今天，金属材料和碳纤维材料到底谁更环保呢？碳纤维回收的空间有多大？如何回收再利用？本文将带您一一探究竟。

01 金属碳排放高于碳纤维

在讨论两类材料的环保性之前，先了解一下两个概念——碳排放计算和SGS碳足迹测试报告。

碳排放计算是指对企业或个人的生产活动、能源消耗、交通运输等活动所排放的温室气体进行计量和评估的过程。其中，用来计算碳排放量的物质主要包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等。

另外，关于SGS碳足迹测试报告。全球知名的检测认证机构SGS可对企业或者产品的碳排放情况进行测试和评估，最终出具行业权威的碳足迹测试报告。SGS碳足迹测试报告涵盖产品的整个生命周期，揭示了产品从“摇篮”到大门的碳排放数据。

上文提到的笔记本电脑外壳采用了碳纤维材质，而传统的笔记本电脑外壳方案广泛采用的是金属材质。那么，在满足品牌商各项性能指标的情况下，同一尺寸不同材质的笔记本电脑外壳部件，按照SGS标准进行全产品生命周期的碳排放测试，会有什么样的结果呢？

这里得出了很有意思的数据。红线左右两边分别是10款不同碳纤维材料的笔记本外壳和8款不同金属材料的笔记本外壳碳排放测试结果。

可以看到，碳纤维材料的平均碳排放量比金属材料的平均碳排放量低。其中一款由再回收碳纤维材料制造的笔记本电脑外壳碳排放量最低，仅为2.28Kg。

经过对比测试，笔记本电脑采用较多的铝合金6063材料外壳或者再回收的铝合金6063材料外壳的碳排放量分别为78.49Kg和48.02Kg。其中，再回收的铝合金5H59材料外壳碳排放量最低，但数值仍然达12.65Kg，比碳纤维材料的平均碳排放量高2.6倍。

碳足迹测试结果显示，碳纤维材料在3C应用产品的生产加工过程中比金属材料更环保。

02 碳纤维回收存在很大应用空间

除了在生产过程中的碳排放数据，回收处理也是评价材料环保性的重要指标之一。

碳纤维的主要成分是碳和石墨等，降解的速度非常缓慢。在过去，针对碳纤维材料的废料，主要通过填埋处理。然而由于其难以自然降解，造成污染环境、浪费土地资源。

当前，碳纤维材料的回收技术正不断提高。在国际上，碳纤维材料回收的主流方式主要包括热降解和化学降解，其中热降解是目前可大规模工业化的可行技术。

仍以这款笔记本电脑产品为例，制造商通过开发新的热降解回收技术和方法，提高了碳纤维的回收率和利用率。该技术再回收的碳纤维材料力学性能仍能保持85%以上。

据了解，回收碳纤维还可制成短切碳纤维粒、碳纤维毡，最终制作成增强塑料、热塑或热固增强材料或保温材料。

有意思的是，回收碳纤维成本比工业碳纤维低30%，未来成本可低至50%，并且保持生产过程更低碳、环保。

可见，在回收处理方面，碳纤维复合材料的相关指标也毫不逊色。

值得一提的是，由于其环保性和低成本，回收碳纤维材料已经进入汽车、航空领域，国际上已有巨头采用。

比如BMW电动车i系列，为了达到轻量化目的，采用了碳纤维复合材料。其中10%来自回收碳纤维复合材料， BMW i3的导电材料、后座及行李箱强化材料皆是回收碳纤维复合材料。

回收碳纤维良好性能及应用市场，吸引了科研机构的兴趣。Airbus和美国先进复合材料创新研究所IACMI，正在持续开发碳纤维回收技术，他们计划从2020-2025年回收95%的碳纤维复合材料制品，甚至计划让5%回收碳纤维导入航空领域应用。

可以预见地是，回收碳纤维未来将在汽车轻量化等产业发挥极具前景的助力。随着回收碳纤维技术的进一步发展，其环保效益和经济效益也将得到更大的提升。

随着回收碳纤维技术的成熟，市场也随之水涨船高。Research and Markets数据显示，全球回收碳纤维市场规模预计将从2021年的1.26亿美元增长到2026年的2.22亿美元，预测期间的CAGR为12.0%。

因此，品牌商、制造商或许可以对碳纤维材料及回收碳纤维材料的应用给予更多的关注。

03 如何回收再利用？

重复使用碳纤维的最简单方法是将相互连接的纤维束展开在平坦的表面上，并以这种形式重复使用，作为碳毡。因此，它们将用于制造装饰部件而不是结构部件的复合材料。回收纤维的尺寸还可以进一步减小，以用作聚合物颗粒的增强材料。例如，这种方法可以使用注塑法生产汽车零件。研究人员与位于图卢兹的公司 Alpha Recyclage Composites (ARC) 合作，进行了说明这种再利用类型的演示。

但真正的挑战仍然是能否将这些纤维重复用于更高性能的用途。为此，“我们必须能够用短纤维制造纺成纤维，”Gérard Bernhart 说。“我们正在与 ARC 合作对这一主题进行广泛的研究，因为到目前为止，世界上还没有人能够做到这一点。” 这些前景涉及纺织行业特有的技术，这就是研究人员与法国纺织服装研究所建立合作伙伴关系的原因。目前，这项工作仅处于探索阶段，重点是确定可用于开发重塑过程的技术。例如，一个想法是使用罗纹罗拉形成均匀的纱线，然后使用梳理机来形成均匀的巴里纱，然后是拉伸和纺纱阶段。

另外，很多碳纤维增强塑料中使用的热固性材料只要加热到60至70摄氏度就会变成半干的液体，容易渗入碳纤维。但是，热塑性塑料需要加热到250至300摄氏度才能变成液体，而且还有像糖浆一样的黏性，很难均匀地浸渍到碳纤维上。

“帝人”公司通过在碳纤维的表面上下功夫，开发出易于处理的热塑性塑料，确立了可均匀浸渍碳纤维的技术。这种材料在使用后再加热到300摄氏度左右又会变软，可以重新成型为另一种产品。

这种碳纤维增强塑料正被美国通用汽车公司用来制作卡车货箱。预计车辆报废后，这种材料将作为其他的货厢零件进行加热、改造并回收利用。

对于复合材料零件制造商来说，这些前景为开发更具经济竞争力的材料打开了大门。当然，回收是一个环境问题，某些法规为制造商制定了行为标准。例如，汽车制造商就是这种情况，他们必须确保，无论汽车中使用何种部件，85% 的汽车质量在其使用寿命结束时都可以回收利用。但成熟、高效的回收工艺也有助于降低碳纤维复合材料零件的制造成本。

当纤维是新的时，成本为每公斤 25 欧元，对于为高性能材料生产的纤维，甚至每公斤 80 欧元。“价格主要由纤维制造所涉及的材料和能源成本来解释，” Gérard Bernhart 说。因此，再生纤维将带来新的工业机会。这一经济方面与环境观点相去甚远，相反，它可能成为开发有效回收碳纤维系统的驱动力。