Десять основных технологических достижений в секторе композитных материалов Rail Transit в течение следующего десятилетия

I. Интеллектуальная революция: включение поездов с "Perceptive Life "

1.1 Композитные материалы для самовосстановления
Вдохновленный механизмом самовосстановления человека, материалы для самовосстановления следующего поколения используют микрокапсул-инкапсулированные заживающие агенты или технологию рекомбинации динамической химической связи для автономного восстановления трещин, не менее 0,5 мм. Европейский железнодорожный альянс запустил пилотные проекты, используя такие материалы в разъемах Bogie, демонстрируя увеличение срока службы материала в 2,3 раза. Между тем, CRRC в Китае разработала систему заживления, вызванную био-анзимом, которая достигает 89% эффективности восстановления в течение 24 часов при 60 ° C.

1.2 Встроенные сенсорные сети
Интеллектуальные материалы для кожи, внедрение 300 микросенсоров на квадратный метр, обеспечивают мониторинг деформации, температуры и внутренних повреждений в реальном времени в телах. После того, как немецкий поезд ICE4 принял систему зондирования волокна Bragg Grating (FBG), его цикл обслуживания Bogie был продлен с 120 000 км до 240 000 км. Кроме того, China Aerospace Science и промышленная корпорация разработала пленку с композитным зондированием пьезоэлектрического углерода с разрешением 0,1 микро-деформации.

1.3 Морфологические адаптивные структуры
Композитные материалы для памяти в форме изменяют обычную логику механической конструкции. Heavy Industries Kawasaki в Японии разработала SMP (Porme Memory Polymer), который автоматически деформируется для оптимизации аэродинамики, когда разница давления внутри и снаружи туннеля превышает 500pa, снижая потребление энергии поезда на 7%. Будущие приложения могут распространяться на системы Bogie с переменной капустом.

II Добавление легкой технологии: достижение эффективности за счет снижения веса

2.1 Прорыв в недорогих углеродном волокне
Основным препятствием для крупномасштабного внедрения CFRP (полимер с углеродным волокном) является стоимость. Zhongfu Shenying разработал углеродное волокно T800 с влажным выражением, снизив затраты на производство на 35%. В настоящее время они тестируют 8-слоговый 3K углеродного волокнистого/Peek Thermoplastic Propreg, стремясь соответствовать стоимости алюминиевых сплавов для первичных структурных материалов к 2030 году.

2.2 Прорывы в технологии наноэкрашивания
Добавление 0,5 мас.% Графена в эпоксидную смолу увеличивает прочность композитов между сдвигом сдвига на 40%. Исследователи в Университете Юго-Западного Цзиотона разработали биомиметику "Корнево-волос " структуру углеродных нанотрубок для материалов тормозных дисков, повышая стабильность коэффициента трения на 60% и снижая скорость износа до четверти традиционных материалов.

2.3 Индустриализация базальтового волокна
В качестве экономически эффективной альтернативы углеродным волокнам композиты базальтового волокна были успешно использованы в панелях крыши на линии метро Ченгду.

Iii. Зеленый переход: изменение экосистемы жизненного цикла жизненного цикла

3.1 Рост материалов на основе биографии
CRRC Sifang разработал льняной волоконно -волоконно -содержащейся рамы сиденья, которая на 22% легче, чем коллеги из стекловолокна, снижая выбросы углерода в течение 47% на 47%. Последние правила ЕС обязуются, что к 2030 году материалы на основе био должны содержать не менее 30% интерьеров поездов, создавая новые возможности для бамбуковых волокон и композитов мицелия.

3.2 Термопластичная революция по переработке
Alstom начал массовое внедрение термопластичных композитных рамков PAEK в поездах TGV. Компоненты, выведенные из эксплуатации, могут быть измельчены и непосредственно внедрены в новые детали, увеличивая использование материала с 35% до 92%. Между тем, China Aero Engine Corporation разработала лазерную сварку сварки на месте, которая достигает 85% прочности родительского материала в термопластичных композитных суставах.

3.3 модульный экологический дизайн
CRRC Changchun's "Lego-Style " Дизайн кузова поезда использует 112 стандартизированных модулей CFRP, что обеспечивает 95% переработку материалов. Этот подход снижает потребление энергии производства на 30% и привел к созданию первой в мире базы данных жизненного цикла автомобиля с композитными материалами.

IV Функциональная революция: от несущей нагрузки до многомерных возможностей

4.1 Интегрированные композиты структурной функции
Структурированные композиты следующего поколения достигают:

• Нагрузка: Прочность на сжатие 18 МПа при поверхностной плотности 4,8 кг/м²

• Звукоизоляция: Коэффициент поглощения шума 0,83 в течение 125-4000 Гц

• Пожарная стойкость: Прохождение испытания на пожар EN45545-2 с 45 минутами сопротивления ожога

CRRC Tangshan применил эту технологию в салоне оборудования в интеллектуальном высокоскоростном поезде Пекин-Zhangjiakou.

4.2 Системы сбора энергии вибрации
Университет Тонгджи разработал гибридную пьезоэлектрическую поверхностную систему волокна, которая преобразует вибрации поезда в электричество, генерируя в среднем 3,2 кВт-ч на карету в день-отчаянную в системы мощного освещения вокруг часов.

4.3 Интеллектуальные материалы для теплового управления
Градиент углеродичный композитный тормозный тормозной диск, используемый в поездах 600 км/ч маглев, остается структурно стабильным при температурах, превышающих 800 ° C. Микроканальный конструкция повышает эффективность рассеивания тепла в 2,5 раза.

V. Сдвиг производства парадигмы: цифровые близнецы, управляющие интеллектуальным производством

5.1 Аддитивные барьеры по размерным размерам.
China Comac разработала технологию 3D-печати с непрерывной волокницей, способную производить 12-метровый бал CFRP CFRP в одном процессе, снижая точки соединения с 256 до 16 и достигнув снижения веса на 31%. Европейские исследователи экспериментируют с бортовыми мобильными роботами для ремонта 3D -печати.

5.2 Цифровой контроль точности с двумя двумя
CRRC Zhuzhou построил цифровую систему Twin Twin для композитных компонентов с полным процессом, снижая скорости дефектов с 2,1% до 0,3%. Его модели моделирования автоклава поддерживает маржу ошибки менее 1,5 ° C, сокращая циклы отверждения на 22%.

5.3 Роботизированное гибкое производство
China Aerospace Haiying разработала 16-осевую машину для автоматического размещения волокна (AFP) с точностью 0,1 мм для изогнутых поверхностей, что сократило время производства больших панелей боковой стенки с 72 часов до 8 часов, сохраняя отходы материала ниже 3%.

VI Future Outlook: новый ландшафт материалов на рынке триллионов долларов

С Двойная углеродная стратегия Вождение устойчивого развития, Китай Рынок композитных материалов железнодорожного транспорта установлен для значительного роста к 2030 годуПолем Ключевые рекомендации для отрасли включают:

1. Установление Стандартизированная структура Для составных материалов применения в железнодорожном транспорте

2. Строительство Интегрированная промышленная экосистема "промышленная экосистема "

3. Разработка Композитные материалы национального уровня платформы больших данных

Как это Глобальная революция материалов разворачивается, Китайские композитные материальные предприятия переходят от подписчиков к лидерамПолем Мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как будут эти инновации изменить будущее железнодорожного транспорта!