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    目前碳纖維復合材料為何不能在軌道交通中普及?

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    隨著碳纖維市場的逐步擴大,碳纖維復合材料應用的領域也在不斷增加。除了汽車、高端醫療、航空航天等高精尖領域出現碳纖維的身影,在軌道交通方面,碳纖維也有所涉及。在國外軌道交通領域中,針對碳纖維的研究開展較早,目前已擁有一定是科研成果和工藝積累。

    (圖示:軌道交通碳纖維車輛)

    與國外相比,國內開展碳纖維在軌道交通領域的研究較晚,整體工藝也與國外存在差距,但仍有不少企業積極開展有關碳纖維在軌道交通領域的研究,蘇州挪恩復合材料就是其中之一。隨著《中國制造2025》的提出,國家開始注重發展科技產業,碳纖維也借此得到大力發展。但目前在軌道交通領域中,碳纖維的發展還比較緩慢,為此,小編邀請了對碳纖維軌道交通很有研究的挪恩復材陳工,來聽聽他的說法吧。

    為什么軌道交通企業這么熱衷于碳纖維復合材料?

    其實主要還是因為輕量化。目前動車組車廂除了CRH1采用不銹鋼車身,其他車型都采用高強度鋁合金材料,用以減輕重量。即便這樣,一節動車組車體重量也要十多噸。而動車組在啟動加速階段的耗能是最大的,根據著名的F=ma公式,減輕重量可以大幅降低運行能耗,同時重量輕了,對車軸和車輪的磨耗也會減小。

    據了解,國內幾家知名的軌道交通車輛廠商針對輕量化投入不計其數的人力、財力,就是想要尋找一個好的解決方案。軌道交通車輛輕量化的研究分為兩個方向,一個是輕量化設計,另一個則是輕量化材料的使用。目前鋁合金的輕量化設計已到達瓶頸,再進行減重勢必會影響到其他性能,至此,碳纖維復合材料成為了人們新的選擇。

    軌道交通輕量化是必然趨勢

    從軌道交通車輛生產企業內部來看,對碳纖維復合材料輕量化的應用決心很大?,F在已經到了逢會必談輕量化,逢輕量化必談碳纖維應用的階段。碳纖維復合材料不僅可以滿足軌道交通車輛輕量化需求,在強度、耐沖擊性、防火等其他性能方面表現出色。

    距離碳纖維應用普及還有很長的路要走

    在過去的幾年的時間,國內的軌道交通車輛企業也做了大量工作,與碳纖維企業聯合研發碳纖維的部件,挪恩復材就曾為國內某軌道交通車輛廠商定制碳纖維部件。但是目前為止,大部分屬于內裝使用玻纖復合材料較多,在外部大規模使用碳纖維復合材料非常少見,這其中有成本因素,也有其他因素。

    首先,如何保證使用的碳纖維復合材料一定能夠達到軌道交通車輛的力學要求,怎么做到用最少的材料滿足設計需求。這就需要復合材料結構設計所需的原材料性能要可靠,通過試樣(單層板和層合板)、元件、組合件、全尺寸部件等多個層次的結構進行驗證,才能放心使用。

    其次是在安全性放。目前高鐵動車組跑到一定的公里數要進行不同等級的維護,到最高5級修的時候,需要把車體油漆全部脫離掉,檢查車體是否含有裂紋等缺陷。如果換成復合材料車體,那么維護周期要多長?老化壽命有多久?內部出現缺陷如何檢測、如何修復?

    最后,軌道交通領域目前還未建立起一套復合材料應用體系。面對諸多不確定問題,缺乏和碳纖維企業一致的對接理由。其實很多軌道交通車輛廠商遇到的問題,在碳纖維企業都能找到解決方案,但受制于產業鏈的不完整、碳纖維企業水平層次不齊等諸多因素,導致兩者未能產生良好的聯動效應。

    結合以上的介紹,可以預見未來碳纖維在軌道交通領域的應用潛力非常巨大。如若軌道交通廠商與碳纖維企業能夠及時對接,不僅能夠幫助廠商打破自身碳纖維應用的僵局,兩者的合作還能加速碳纖維在軌道交通領域的應用,典型雙贏局面。

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