自从1964年第一辆“子弹头列车”疾驰穿越日本,很多国家都在着手安装和改良自己的高铁(HSR)项目。目前,全球有一些初创企业正在竞相实现一种全新形式的高速运输:“超级高铁”。
超级高铁可以带来若干优势。在燃油价格飞涨的今天,超级高铁提供了一种替代汽车或飞机旅行的廉价选择。由于所需动力大幅减少,超级高铁还可能成为一种环境上可持续发展的旅行方式。有一种车舱模型甚至还在舱顶安装了太阳能板。
超级高铁将高速飞机旅行的想法和火车一样的外观和革命性的推进技术融为一体。因此,这种混合技术——并不只是简单地将部件组合在一起,理所当然也要依赖混合材料。复合材料为未来的列车提供了一种价格实惠、可量产且可持续的解决方案。
让我们再回到超级高铁。对于客舱的内饰,迫切需要寻找新一代的材料,让列车变得更轻、更坚硬、更节能也更具有可持续性。而且减少车舱体积、重量和能耗的材料和技术都需要实现大规模生产。目前,诸如铝和片状模塑料(SMC)等材料已用于铁路的多种应用。但是,这些材料在减轻重量和厚度方面都存在局限性。例如,在某些列车内饰应用方面,虽然SMC与铝相比是更轻的材料,但在生产周期、量产成本以及挥发性有机化合物(VOC)排放方面存在一定程度的局限性。
为了突破这些限制,一些行业参与者和生产商正在寻找新的解决办法,如连续纤维增强热塑性复合材料。这些解决方案展示出了超越传统金属、塑料材料性能的非凡潜力,同时提供吸引人的美感和设计灵活性,特别是可量产的生产工艺。
“对于大批量的需求,我们的客户需要一种加工效率高、周期短的产品。Maezio可以做到这一点,同时还带来比镁合金、热固性塑料和注塑工艺塑料更优的显著收益。”科思创复合材料市场开发部李一兰表示。
科思创的复合材料Maezio™,是连续纤维增强热塑性(CFRTP)复合材料,由碳纤维和聚碳酸酯等热塑性树脂基材组成。
与铝(7020)相比,由于具备可定制的各向异性的机械性能,Maezio™复合材料的重量可以减轻40%,硬度高2.5倍、强度高6倍。根据应用的需要,这种复合材料还可以比SMC轻20%。
论及美观性,Maezio™拥有金属般的外观和感觉,但同时又具备热塑性塑料的设计灵活度,更有碳纤维有机美感营造的高端表面品质。此外,这种材料可以与注塑工艺相结合,实现复杂形状和功能集成。
就安全和稳定性而言,Maezio™热塑性复合材料展示出巨大潜力。在初步FST(火、烟和毒性)试验中,这种材料在使用改良聚碳酸酯品级作为基体材料的情况下,表现出了很强的防火性能,并且仅产生很低的毒性和烟雾浓度。目前相关人员正通过严格测试,并采用不同的材料组合来证实这些积极的初步结果。此外,这种材料不含有害的VOC,并且在一定程度上可回收利用。在使用寿命结束后,这些材料可以经过机械切碎,形成短切纤维复合材料用于注塑工艺。
对于下一代应用——如超级高铁的“飞行”荚舱,可以用Maezio™创造出轻巧、细长的内部空间概念,兼具一流的表面特性和传统金属、塑料具有的全部强度。高性能热塑性复合材料可用于生产诸如座椅靠背、行李架、墙面覆层、桌子和地板。这种材料可定制性能,满足特定需求,并能使用已获得专利的一步式成型工艺制造,周期短,适于大批量生产。
这种先进的复合材料已经吸引了汽车、行李箱和电子产品生产商的注意力,他们希望做出比过去更轻便的设计。例如,以Maezio™制作的一个笔记本电脑外壳原型赢得了2017年欧洲塑料创新奖。
科思创Maezio™热塑性复合材料的关键优势
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原文始发于微信公众号(艾邦高分子):科思创热塑性复合材料在未来超级高铁的应用畅想