近些年，隨著國內(nèi)軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，軌道車輛輕量化的要求越來越高，碳纖維復合材料成為軌道交通行業(yè)下一步的重點研發(fā)方向。2015年，國務院印發(fā)了制造強國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領，明確將先進軌道交通裝備列為十大重點突破領域之一。
以安全可靠、先進成熟、節(jié)能環(huán)保為特征的先進軌道交通裝備的發(fā)展，正朝著綠色、智能、譜系化產(chǎn)品方向不斷邁進，新材料、新技術和新工藝的應用成為重要的基礎支撐。
碳纖維復合材料在軌道交通領域應用的優(yōu)勢，軌道交通用碳纖維復合材料在碳纖維、樹脂、成型工藝等方面的技術進展及其在軌道交通領域的典型應用，復合材料軌道在交通領域應用上面臨的問題與挑戰(zhàn)，并提出有效的應對措施，都是現(xiàn)在“材料人”關注的問題。
1、復合材料助力提升列車的舒適性
列車輕量化、綠色環(huán)保、舒適性是先進軌道交通裝備永恒不變的發(fā)展主題。復合材料作為一種基體材料和增強體復合而成的具有優(yōu)異綜合性能的新型材料，具有構件重量輕、強度高、剛性大等優(yōu)勢特點，對減輕軌道交通列車重量，降低噪聲、振動，提高安全性、舒適性，減少維修等均有重要作用，在推動軌道交通裝備制造業(yè)轉型升級、實現(xiàn)制造強國等方面發(fā)揮著不可估量的作用。
隔熱性能是影響列車車輛舒適度的一個重要因素，基于納米級微孔結構的無機隔熱材料復合功能材料具有優(yōu)異的隔熱保溫和防結露效果，解決了隔熱基材敷貼到纖維或毛氈使用時易脫落問題，并可根據(jù)應用場景自主調配不同參數(shù)的需求產(chǎn)品。在實際的隔熱試驗對比中，隨著材料厚度的增加，傳熱速率會更低，升高到相同溫度的時間更長，將產(chǎn)生更好的隔熱效果。
2、復合材料的不可替代
當前，復合材料正成為先進軌道交通裝備不可替代的通用構件，并已廣泛應用于軌道交通列車諸多部位，包括列車裝飾板、格柵、銘牌等裝飾件，車門、洗手間、座椅等總成件，以及轉向架、車體、閘瓦、齒輪箱等主承力件和關鍵部件。
3、復合材料的優(yōu)勢
優(yōu)化設計是復合材料應用的基礎，是實現(xiàn)減重和安全性的保證。復合材料具有隔熱、隔音、輕質、高阻尼、超疏水、防結露、環(huán)境友好等，在實現(xiàn)車輛輕量化、減振降噪、防火等方面，有著優(yōu)異的表現(xiàn)。
雖然復合材料的市場銷量增長緩慢往往歸因為原材料的高成本，但材料成本實際上僅占復合材料構件總成本的8%~10%。事實上工藝制造成本是總成本中最高的單項成本。過去性能因素推動著復合材料在航空航天中的應用研究，但近年來成本則起到了更大的作用。這樣，開發(fā)下一代民用運輸機工藝的一個基本準則是低成本制造的可能性。委員會相信，在可預見的將來，發(fā)展趨勢是不斷開發(fā)低成本的制造工藝。
所有的新材料從研發(fā)到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用都要經(jīng)過漫長的歷程，碳纖維如此，納米材料和石墨烯材料也是如此，研發(fā)人員要首先意識到所開發(fā)新材料的優(yōu)勢和劣勢，找尋最適用的應用領域，并與該領域的應用對象密切合作開發(fā)出可以實現(xiàn)性價比優(yōu)于原用材料的示范產(chǎn)品，然后沿此方向繼續(xù)擴大應用，才能實現(xiàn)在工業(yè)領域的大規(guī)模應用。
文章來源：塑庫全書
原標題：《【科普知識】復合材料：軌道交通中不可替代的新秀》
