在現代奧運會和殘奧會的早期，運動員使用重型非空氣動力設備進行比賽。例如，投擲標槍的記錄有幾乎翻倍自 1908 年這項運動誕生以來。
運動員的水平得到了提高，但他們的裝備也有了進步。
事實上，幾乎每項運動的運動器材（及其製造材料）都得到了改進。纖維增強塑料尤其具有革命性。這些複合材料通常將塑膠與高強度碳纖維或玻璃纖維結合在一起。現在您可以在以下位置找到它們大多數運動發揮出高水準。
這些堅固、可彎曲且輕質的材料使運動員能夠突破運動極限、贏得獎牌並為自己的國家帶來自豪。但它們會帶來隱性成本。
眾所周知，複合材料很難回收。體育運動產生的廢棄物量正在快速成長。我們的研究提供了一種方法減少這種浪費並提取有價值的碳纖維。
複合材料無所不在
纖維增強聚合物因其獨特的性能而變得無處不在。它們具有重量輕、靈活性強、強度大和耐用等優點。這些特性可以透過調整纖維、混合材料和改變運動器材的設計方式來改變。
如果您一手拿起現代網球拍，另一隻手拿起舊木製球拍，您會注意到其中的差異。新型複合材料球拍輕盈而堅固，讓球員獲得更快的揮拍速度。
羽毛球拍也已經淘汰了實木拍。如今，連羽球也採用碳棒加固的羽毛。
跑步鞋依靠碳複合材料來增強彈性、幫助推進、增強腳跟穩定性並減少足部疲勞。
騎自行車有受益匪淺由碳複合材料製成。現代賽車通常完全由碳纖維製成，包括凸耳、管子和連接件。這些自行車重量輕、高度耐用，與金屬自行車相比，空氣阻力顯著降低。
無論您往哪裡看，您都會看到纖維增強塑膠複合材料。射箭中的弓，撐桿跳中的桿，殘奧會中的輪椅，排球中的碳網桿，馬術中的馬鞍、馬蹄鐵和頭盔，射擊中的槍兩腳架，高爾夫中的高爾夫球桿桿身體，帆船運動、滑冰運動中的滑板、衝浪運動中的衝浪板，甚至攀岩運動中的攀岩牆——現在全部都是由複合材料製成的。
當比賽結束時
這些材料改變了許多運動。但複合材料是由多種材料組合而成的。這意味著它們通常很難回收。
例如，在英國，約 90% 的複合廢棄物去垃圾掩埋場。只有 2% 被重新用於碳纖維。生產新的複合材料消耗很多能量。
全球約有 7,000 噸複合運動器材達到使用壽命，可以回收利用每年。回收需求正在增加。這種廢物流現在佔幾乎百分之九複合材料市場總量。
隨著這些複合材料變得越來越受歡迎，研究人員一直在尋找更好的方法來回收它們——理想情況下，以同時有利可圖的方式進行回收。雖然許多方法無法獲利，但我們早期的成本效益研究發現幾種方法這顯示出希望。
在我們的最近的研究，我們測試了一種方法：熱化學回收。
考慮回收複合材料的挑戰。它們通常塗有聚合物或樹脂，以使其表面更耐用。但這使得將這些材料分開變得更加困難。碳纖維是這些複合材料中最有價值的部分。
為了找到提取這些纖維的方法，我們採用了由碳纖維複合材料製成的破損自行車，並嘗試使用化學物質和熱量進行回收。
透過反覆試驗，我們開發了高效的化學方法來預處理損壞的自行車，並發現了熔化它們的最佳溫度：425°C。
在這個溫度下，我們可以相對完整地提取這些纖維。再生纖維保留了 94% 的原始硬度和 90% 的原始強度。
這意味著它們可以用於不同的用途，其中強度和剛度稍低的用途是可以接受的。
回收的碳纖維還可用於其他自行車零件的 3D 列印，提供高重量強度比和更高的耐用性，甚至可用於鋼筋混凝土。
從這裡去哪裡？
很難看到運動員會重新使用過去的重型非空氣動力學裝備。但是，如果能夠在運動器材報廢時以經濟高效的方式從其中回收有價值的材料，就會激勵人們對這種不斷增長的廢物流做一些有用的事情。
雖然我們的新方法比現有的熱回收製程使用更少的能源，並產生相對環保的廢棄物副產品，但我們相信我們可以進一步改進該工藝，使其使用更少的能源。
最終，我們希望這種方法能幫助中小型回收企業加工更多的體育複合產品。
阿里·哈迪格，高級講師，結構工程，雪梨大學和Yaning Wei, 博士後研究員, 土木工程,雪梨大學
