碳纖維在高鐵上的應(yīng)用和前景分析

碳纖維在高鐵上的應(yīng)用
隨著軌道交通裝備的設(shè)計(jì)要求不斷提高，要求減少重量、節(jié)省能耗來(lái)提高列車的整體性能，因此開展關(guān)于軌道交通車輛輕量化的研究有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。碳纖維復(fù)合材料在眾多領(lǐng)域有著成熟的應(yīng)用，擁有優(yōu)異的輕量化、高強(qiáng)度等綜合性能，同樣也成為實(shí)現(xiàn)軌道交通車輛輕量化目標(biāo)的選擇。
在中國(guó)碳纖維行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，國(guó)家給予了大力支持，較大地促進(jìn)了碳纖維行業(yè)發(fā)展。企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)也紛紛看好碳纖維行業(yè)的發(fā)展前景，各路資本的大量涌入，為碳纖維行業(yè)帶來(lái)了刺激效應(yīng)，使其呈現(xiàn)出**的新熱點(diǎn)和新動(dòng)態(tài)。同時(shí)，碳纖維行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，其并購(gòu)需求和活躍度也十分明顯。預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)碳纖維的需求達(dá)33000噸，國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)碳纖維材料市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)727億元。
據(jù)了解，碳纖維復(fù)合材料在軌道列車上的**主要集中在車體、轉(zhuǎn)向架、車外設(shè)備、內(nèi)裝四個(gè)方面。其中車體和轉(zhuǎn)向架的開發(fā)和應(yīng)用**比較多。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2022年底，中國(guó)高鐵里程4.2萬(wàn)公里，且現(xiàn)役的高鐵列車**過(guò)了4000輛，列車的節(jié)能性、環(huán)保性、舒適性、便利性已成為高鐵列車未來(lái)的發(fā)展方向。而碳纖維因其優(yōu)秀的性能越來(lái)越受到軌道車輛研制企業(yè)的關(guān)注及采用，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br> 碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。可分為pan基、瀝青基、粘膠基碳纖維，pan基是當(dāng)今世界碳纖維發(fā)展的主流，占碳纖維市場(chǎng)的以上。碳纖維是由**纖維經(jīng)碳化和石墨化處理而得到的微晶石墨材料，碳纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫、耐疲勞、抗腐蝕、導(dǎo)熱和導(dǎo)電等特性，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。碳纖維除了應(yīng)用在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域外，還可以用在文體用品、紡織機(jī)械、醫(yī)療器械生物工程和運(yùn)輸車輛方面。目前，碳纖維材料在高速車上的應(yīng)用還有一定的局限性，大多數(shù)產(chǎn)品仍處于研究開發(fā)階段，僅部分產(chǎn)品得到實(shí)際應(yīng)用，因此，應(yīng)用前景非常廣泛。
碳纖維材料在高速列車的應(yīng)用前景分析
當(dāng)前，中國(guó)的高鐵建設(shè)正處于繁榮時(shí)期，通過(guò)多年的努力和積淀，中國(guó)已全面掌握高速鐵路的**技術(shù)，行業(yè)總體水平已躋身世界**行列。在此過(guò)程中，碳纖維新材料的運(yùn)用不僅推動(dòng)著高速列車行駛的輕量化，也將帶動(dòng)著高鐵制造業(yè)實(shí)現(xiàn)全新的改革，進(jìn)一步提升“中國(guó)速度”。
在高鐵制造對(duì)碳纖維表現(xiàn)出明顯需求態(tài)勢(shì)時(shí)，不少碳纖維加工制造企業(yè)也及時(shí)瞄高鐵這一市場(chǎng)，主動(dòng)對(duì)接產(chǎn)業(yè)。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(shí)，還兼具其他方面的特性，以達(dá)到高鐵環(huán)保、安全等方面的高標(biāo)準(zhǔn)。
碳纖維復(fù)合材料用于司機(jī)室的制作，與傳統(tǒng)材料相比，可以實(shí)現(xiàn)減重30%的目標(biāo)，并且噪音和振動(dòng)的問(wèn)題也得到有效的改善。除此之外，碳纖維鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)用于列車的車體制作，與傳統(tǒng)鋁合金車體相比，車體外殼的總質(zhì)量可以降低40%，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化、提高列車運(yùn)行速度有著很好的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)測(cè)試，車體的靜強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度、*安全性、模態(tài)特性等各項(xiàng)性能指標(biāo)也能完全滿足設(shè)計(jì)要求。
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