高鐵+碳纖維復(fù)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(shè)計研制、全面擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國高鐵頻頻亮相，不斷刷新國際社會對中國高鐵的認(rèn)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(jìn)技術(shù)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?dāng)?shù)年里呈現(xiàn)出系統(tǒng)技術(shù)全面、造價低、建設(shè)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(nèi)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(qiáng)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(jié)構(gòu)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(dǎo)段棗莊至蚌埠間線路上進(jìn)行聯(lián)調(diào)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(qiáng)耐受力的材料保障高鐵的運行安全。碳纖維材料強(qiáng)度高達(dá)3600MPa，特別是用碳纖維制成的方向盤，機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性相比普通材料分別提高35%和20%以上。整車強(qiáng)度理論上也比普通材料的車身至少強(qiáng)上20%-30%，同時不懼酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，使用壽命長。

    另外，高鐵需要在較短時間內(nèi)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(nèi)經(jīng)歷較大的溫差需要保持零部件的零變形，這對普通材料來說是個巨大的挑戰(zhàn)，但是這對于碳纖維來說，則是其強(qiáng)項。目前，碳纖維復(fù)合材料既可以應(yīng)用于列車內(nèi)飾、受電弓和設(shè)備艙等非承載、次承載部件，也可以應(yīng)用于車體、轉(zhuǎn)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(zhǔn)了高鐵這一市場，主動對接產(chǎn)業(yè)，無錫威盛新材料科技有限公司就是推動碳纖維復(fù)合材料在高鐵領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的典型代表。該公司深入研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生過大的摩擦力而使溫度顯著升高，這就對車身及相關(guān)構(gòu)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(yù)氧化、碳化而成的，能夠耐高溫上千攝氏度。但是在具體的應(yīng)用中，碳纖維原絲主要是以碳纖維復(fù)合材料的形式出現(xiàn)的，因此，必須使該復(fù)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(dá)到高鐵環(huán)保、安全等方面的高標(biāo)準(zhǔn)。

    為此，深材科技的國際化研發(fā)團(tuán)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(fù)合材料，尤其是在動態(tài)韌性的嚴(yán)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(shù)成熟，基礎(chǔ)雄厚，目前已和國內(nèi)多家軌道交通企業(yè)達(dá)成長期合作協(xié)議，共同研制開發(fā)多類高鐵零部件復(fù)合材料。除了車身及結(jié)構(gòu)件之外，深材的碳纖維扶手、碳纖維座椅等其他車廂內(nèi)飾也將陸續(xù)走進(jìn)高鐵制造市場。

    當(dāng)前，中國的高鐵建設(shè)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(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“中國制造”已經(jīng)走在自主知識產(chǎn)權(quán)引導(dǎo)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(jìn)一步提升“中國速度”。