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    高鐵+碳纖維復合材料=“中國速度”


           時(shí)速350公里,時(shí)速400公里,世界高鐵史上首次實(shí)現時(shí)速420公里交會(huì )和重聯(lián)運行……


        近幾年來(lái),由我國自行設計研制、全面擁有自主知識產(chǎn)權的中國高鐵頻頻亮相,不斷刷新國際社會(huì )對中國高鐵的認知。目前,我國鐵路投入運營(yíng)的動(dòng)車(chē)組已有2395余組,居世界首位,安全運行里程超過(guò)37.4億公里。通過(guò)對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和根據實(shí)際情況大膽創(chuàng )新,中國高鐵在短短十數年里呈現出系統技術(shù)全面、造價(jià)低、建設速度快等優(yōu)勢,用“中國速度”展示著(zhù)“中國制造”的魅力與實(shí)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在以下兩個(gè)方面:一是實(shí)現高鐵車(chē)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,可以減少傳統鋼結構在高鐵車(chē)身中所占的比重。高鐵整體的超輕量化,有利于減少行駛時(shí)所受到的阻力,直接降低能耗,減少二氧化碳的排放,最終實(shí)現速度的提升。





         二是增加了高鐵運行的安全性。高鐵的運行速度越快,對車(chē)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(xiàn)路上進(jìn)行聯(lián)調聯(lián)試和綜合試驗時(shí)跑出了486.1公里的時(shí)速,但這種高時(shí)速對列車(chē)軸承的沖擊非常大,在沖擊最高速之后,列車(chē)上的所有軸承幾乎都要重新更換。雖然現在國家對高鐵實(shí)行降速,但是一般的高鐵時(shí)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(pán),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(chē)強度理論上也比普通材料的車(chē)身至少強上20%-30%,同時(shí)不懼酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕,使用壽命長(cháng)。





        另外,高鐵需要在較短時(shí)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(shí)間內經(jīng)歷較大的溫差需要保持零部件的零變形,這對普通材料來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的挑戰,但是這對于碳纖維來(lái)說(shuō),則是其強項。目前,碳纖維復合材料既可以應用于列車(chē)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(chē)體、轉向架這類(lèi)主承載部件。





        在高鐵制造對碳纖維表現出明顯需求態(tài)勢時(shí),不少碳纖維加工制造企業(yè)也及時(shí)瞄準了高鐵這一市場(chǎng),主動(dòng)對接產(chǎn)業(yè),無(wú)錫威盛新材料科技有限公司就是推動(dòng)碳纖維復合材料在高鐵領(lǐng)域大規模應用的典型代表。該公司深入研究具有自主知識產(chǎn)權的復合材料及批量化制造技術(shù),特別是在針對高鐵產(chǎn)業(yè)的碳纖維結構件的開(kāi)發(fā)方面有卓越的表現。例如,運動(dòng)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(chē)平均速度每小時(shí)大于200公里,這樣的行駛速度會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的摩擦力而使溫度顯著(zhù)升高,這就對車(chē)身及相關(guān)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(shí),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(guò)對基體樹(shù)脂的不斷創(chuàng )新、大量研發(fā)實(shí)驗、測試,成功研制出具有高彈性模量、動(dòng)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(dòng)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(mǎn)足高鐵發(fā)展的新需求。

     

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




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