9月份, 由国家能源集团铁路装备公司、北京低碳清洁能源研究院和中车齐车公司联合研制的首批碳纤维复合材料轻量化重载铁路货车在齐齐哈尔发布。项目团队成功研发出适用于重载铁路货车领域的先进碳纤维增强树脂基复合材料，攻克了复合材料大部件一体化制备等关键技术难题，在国内外首次将该类新材料应用于重载铁路货车车体主承载结构。
首批碳纤维复合材料轻量化重载铁路货车
传统铁路货车材质以钢材和铝合金为主，这次下线的铁路货车首次使用以碳纤维为主的新材料构成，具有自重降低、载重增加、容积增大等特性。
2022年，国家能源集团适应新发展格局下铁路行业绿色低碳发展要求，推动科技创新和产业创新深度融合，联合开展轻量化与智能化铁路货车研发。由国家能源集团铁路装备公司牵头、北京低碳清洁能源研究院和中车齐车公司联合实施。
经过三年协同攻关，聚焦铁路装备领域轻量化和智能化核心问题，成功研发适用于重载铁路货车领域的先进碳纤维增强树脂基复合材料，攻克了复合板材大部件一体化制备等关键技术难题，并首次将该类新材料应用于重载铁路货车车体主承载结构的制备。
该材料比强度、比模量分别为铝合金材质的3-5倍和1.5-1.8倍，能够更好地满足重载铁路货车的轻量化和大部件生产使用要求，具有更轻更节能、强度更高、环境适应性更强等技术优势。
披上新型轻薄高性能“外衣”的铁路货车车体自重较同类铝合金材料车体降低20%以上，自重系数低至0.22，为国内同轴重铁路货车最高水平。实现了车辆自重降低、载重增加、容积增大的同步协同提升，对提升铁路运输效率具有重要意义。
该型铁路货车还集成了优化改进转K6型转向架、集成式空气制动装置、高强度重载车钩、自卸式底门开闭机构等新型部件。自主研制了适用于重载铁路货运装备的车载智能监测系统，实现物联网、大数据、云计算等现代信息技术在铁路货车上的集成应用，以科技创新赋能重载铁路装备绿色低碳、智能安全发展。
Part 2
由丝束到板材，碳纤维板材的“极限测试”
据报道，以碳纤维为原材料，制备成铁路货车的碳纤维复合板材，关键环节之一，就是浸渍。科研人员通过对高分子树脂进行改性，使其机械性能和环境适应性获得显著提升。改性后的高分子树脂与碳纤维丝束通过浸渍工艺，形成碳纤维预浸料。北京低碳清洁能源研究院先进材料研究中心副主任 董阳：这块像布一样的材料，就是由一种特殊的树脂包裹后的碳纤维，经过铺贴和高温高压的固化，最后得到了板材，它的强度远远超过现在的金属材料。在扫描电镜实验室，通过扫描电镜，可以对材料进行纳米尺度的拍照分析。这就是用碳纤维丝束制成的碳纤维板材，由丝到板的过程中，有一个角色功不可没，那就是改良树脂。比如说这个点状的，每一个点都是一个碳纤维丝的横截面，它的直径相当于一根头发丝的1/10。大片的空白区域，则填充了改性的树脂，它的黏稠度和流动性，决定了碳纤维板材的性能是否稳定。
通过扫描电镜拍摄的是碳纤维复合材料的微观结构，相当于给材料拍“X光”，在纳米尺度范围内，可以清晰看到头发丝1/1000尺度的大小，科研人员以此检查材料是否存在影响性能的“病灶”，为后续材料性能提升提供参考。
碳纤维板材的“极限测试”是如何进行的？
喷枪火焰的温度达1300℃，经过一段时间的燃烧后，关掉喷枪可以看到，碳纤维板的火焰立刻熄灭，说明它的阻燃性能非常好。
水中漂
这种碳纤维铁路货车的车体板材采用了特殊的结构设计，加上内部的填充物，使得它在水里也能够漂起来。
冻不碎
这个容器里装的是液氮，温度为-196℃。任何东西放在里边，一分钟就会被冻透。把碳纤维板材放入容器中拿出来，敲击一下试试，可以看到它的性状没有任何改变。
砸不坏
别小看这个又轻又薄的板材，它的强度是钢铁的5倍以上。可以看到经过重锤暴击后，它没有任何变形和损伤。
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