熱塑性碳纖維復材將成為軌道車輛理想的零部件原材料

廣東博皓公司

碳纖維復合材料是一種高強度低重量的先進復合材料，其強度和耐蠕變性都比鋼材好，其以零部件形式在高鐵、地鐵等軌道車輛中使用時，不僅能對降低車體自重有所貢獻，更能有效提升機車的承載能力和服務質量，尤其適用于高頻率、高載荷、長距離車輛工作環境，對減少能耗和延長使用壽命方面有著特殊的意義。



隨著碳纖維復合材料應用技術的不斷成熟，其在軌道車輛中的應用形式也在不斷增多。而熱塑性碳纖維復合材料的出現，將為軌道車輛的提質升級提供更多的發展機遇。

傳統的軌道車輛內壁墻板是采用超薄型玻璃鋼板制作而成的，但是這種墻板的剛度不夠，一般會采用鋁合金加強材料作為墻板的龍骨，在剛度達標的同時卻也大大增加了墻板的重量，給軌道車輛的長期運轉帶來了負面影響。而同等厚度的碳纖維復合材料墻板不僅可以輕松滿足強度方面的要求，更以簡單的結構實現了更輕的質量。

就目前情況看，碳纖維復合材料在高鐵車輛中的應用比例遠遠大于在地鐵車輛中的應用比例。由于制作工藝比較復雜，出于成本方面的考慮，現實中的高鐵座椅只在局部零部件中會使用碳纖維復合材料，但是僅僅是這些零部件也能夠顯著提升座椅的剛性和穩定性，增加座椅的使用壽命。



與此同時，碳纖維復合材料在司機駕駛室中的應用也在不斷增多。從司機駕駛臺面板到駕駛室整體內飾結構部分，碳纖維復合材料在逐步取代傳統金屬材料。這些部件過去大部分是由金屬做成的，不僅自重大，且在使用的過程中容易產生腐蝕現象，影響使用壽命和美觀度。采用碳纖維復合材料制作這些部件后，重量會大幅度地減少，力學表現更好。例如，某型號高鐵車輛量身定制的一款司機駕駛室臺面板，與之前的金屬臺面板相比重量減輕了45%，強度提升了25%，其耐腐蝕性更強，在長時間的使用后仍能保持良好的性能與外觀。

目前國內的碳纖維增強熱塑性復合材料的制備技術基本停留在粉末或短切碳纖維增強階段，連續碳纖維增強熱塑性復合材料的制備僅限于一些低性能熱塑性樹脂基體，并不能很好地發揮出碳纖維與高性能熱塑性樹脂的雙向優勢。



為了進一步打破國際技術壁壘，充分滿足國內軌道車輛產業對高性能熱塑性碳纖維復合材料產品的巨大需求，企業重點圍繞連續碳纖維絲束與高性能熱塑性樹脂之間的浸潤問題，對連續碳纖維增強熱塑性復合材料預浸帶的制備技術進行了生產設備方面的創新性探索，突破了連續碳纖維與高性能熱塑性樹脂熔融浸漬的設備局限，實現了連續碳纖維增強PPS、PA6、PES等復合材料單向預浸帶/編織產品的批量化生產，成為軌道交通等領域用熱塑性碳纖維復合材料零部件的高效化制造和新型應用的典型代表。

這項有關碳纖維復合材料的自主創新性技術將有力推進我國軌道交通產業的轉型升級，并將繼續輻射航空航天、醫療、新能源、高端裝備和精密電子等其它行業。（文章來源：新材料日報）
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