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    高鐵+碳纖維復合材料=“中國速度”


           時速350公里，時速400公里，世界高鐵史上首次實現(xiàn)時速420公里交會和重聯(lián)運行……


        近幾年來，由我國自行設計研制、全面擁有自主知識產權的中國高鐵頻頻亮相，不斷刷新國際社會對中國高鐵的認知。目前，我國鐵路投入運營的動車組已有2395余組，居世界首位，安全運行里程超過37.4億公里。通過對引進技術的消化吸收和根據(jù)實際情況大膽創(chuàng)新，中國高鐵在短短十數(shù)年里呈現(xiàn)出系統(tǒng)技術全面、造價低、建設速度快等優(yōu)勢，用“中國速度”展示著“中國制造”的魅力與實力。


        業(yè)內人士大多知道，碳纖維這種性能優(yōu)越的高新材料在高鐵“中國速度”中起到了不容忽視的作用，其對高鐵的意義主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是實現(xiàn)高鐵車身輕量化。碳纖維重量輕，密度僅1.78克/立方厘米，和塑料差不多，但它的強度比鋼材要高7倍以上，大量使用碳纖維零部件，可以減少傳統(tǒng)鋼結構在高鐵車身中所占的比重。高鐵整體的超輕量化，有利于減少行駛時所受到的阻力，直接降低能耗，減少二氧化碳的排放，最終實現(xiàn)速度的提升。





         二是增加了高鐵運行的安全性。高鐵的運行速度越快，對車體各部位的耐久性要求也越高，例如，2010年底，“和諧號”CRH380A在京滬高速鐵路先導段棗莊至蚌埠間線路上進行聯(lián)調聯(lián)試和綜合試驗時跑出了486.1公里的時速，但這種高時速對列車軸承的沖擊非常大，在沖擊最高速之后，列車上的所有軸承幾乎都要重新更換。雖然現(xiàn)在國家對高鐵實行降速，但是一般的高鐵時速也都在200公里以上，這就需要有強耐受力的材料保障高鐵的運行安全。碳纖維材料強度高達3600MPa，特別是用碳纖維制成的方向盤，機械強度和抗沖擊性相比普通材料分別提高35%和20%以上。整車強度理論上也比普通材料的車身至少強上20%-30%，同時不懼酸堿鹽等化學物質的腐蝕，使用壽命長。





        另外，高鐵需要在較短時間內跨越溫差較大的地域，從冰天雪地的哈爾濱到春意融融的廣州，短時間內經歷較大的溫差需要保持零部件的零變形，這對普通材料來說是個巨大的挑戰(zhàn)，但是這對于碳纖維來說，則是其強項。目前，碳纖維復合材料既可以應用于列車內飾、受電弓和設備艙等非承載、次承載部件，也可以應用于車體、轉向架這類主承載部件。





        在高鐵制造對碳纖維表現(xiàn)出明顯需求態(tài)勢時，不少碳纖維加工制造企業(yè)也及時瞄準了高鐵這一市場，主動對接產業(yè)，無錫威盛新材料科技有限公司就是推動碳纖維復合材料在高鐵領域大規(guī)模應用的典型代表。該公司深入研究具有自主知識產權的復合材料及批量化制造技術，特別是在針對高鐵產業(yè)的碳纖維結構件的開發(fā)方面有卓越的表現(xiàn)。例如，運動和靜止兩種不同狀態(tài)對阻燃材料的要求完全不同，目前的高鐵列車平均速度每小時大于200公里，這樣的行駛速度會產生過大的摩擦力而使溫度顯著升高，這就對車身及相關構件的耐高溫性和阻燃性提出很高的要求。碳纖維原絲是在2000-3000攝氏度的高溫中預氧化、碳化而成的，能夠耐高溫上千攝氏度。但是在具體的應用中，碳纖維原絲主要是以碳纖維復合材料的形式出現(xiàn)的，因此，必須使該復合材料在發(fā)揮原絲優(yōu)異性能的同時，還兼具其它方面的特性，以達到高鐵環(huán)保、安全等方面的高標準。







        為此，深材科技的國際化研發(fā)團隊在通過對基體樹脂的不斷創(chuàng)新、超大量研發(fā)實驗、測試，成功研制出具有高彈性模量、動態(tài)增韌、耐高溫、阻燃等多種性能的碳纖維復合材料，尤其是在動態(tài)韌性的嚴坷條件下取得了空前的突破，在最大程度上滿足高鐵發(fā)展的新需求。

     

    因為技術成熟，基礎雄厚，目前已和國內多家軌道交通企業(yè)達成長期合作協(xié)議，共同研制開發(fā)多類高鐵零部件復合材料。除了車身及結構件之外，深材的碳纖維扶手、碳纖維座椅等其他車廂內飾也將陸續(xù)走進高鐵制造市場。




        當前，中國的高鐵建設正處于繁榮時期，通過多年的努力和積淀，中國已全面掌握高速鐵路的核心技術，行業(yè)總體水平已躋身于世界先進行列。交錯密布的軌道上，高鐵風馳電掣般的“中國速度”代表著“中國制造”已經走在自主知識產權引導發(fā)展的道路上。在此過程中，碳纖維新材料的運用不僅推動著高速列車行駛的輕量化，也將帶動高鐵制造業(yè)實現(xiàn)全新的變革，進一步提升“中國速度”。