從一“低”一“加”一“大”之中看我國碳纖維重載鐵路貨車

　　央視網消息：9月10日，由我國自主研發的首批碳纖維重載鐵路貨車，在黑龍江齊齊哈爾正進行最後的調試工作，即將下線。據了解，傳統鐵路貨車材質以鋼材和鋁合金為主，這次下線的鐵路貨車首次使用以碳纖維為主的新材料構成，具有自重降低、載重增加、容積增大等特性。

　　碳纖維：由絲束到板材的“神奇轉變”

　　碳纖維被譽為“新材料之王”，其外形呈纖維狀，柔軟，可加工成各種織物，應用範圍十分廣泛。碳纖維到底經過了怎樣的變化，才能夠製備成為堅硬耐用的鐵路貨車板材？

　　科研人員介紹，由碳纖維作為原材料，製備成鐵路貨車的碳纖維複合板材，其中的關鍵環節之一就是浸漬。

　　科研人員通過對高分子樹脂進行改性，使其機械性能和環境適應性獲得顯著提升。改性後的高分子樹脂與碳纖維絲束通過浸漬工藝，形成碳纖維預浸料。

　　在掃描電鏡實驗室，通過掃描電鏡對材料進行納米尺度的拍照分析。

　　這種碳纖維板材就是用這種碳纖維絲束製成的，由絲到板的過程中，有一個角色功不可沒，那就是改良樹脂。屏幕上這些條狀和點狀的都是碳纖維絲，比如這個點狀的，每一個點都是一個碳纖維絲的橫截面，它的直徑只相當於一根頭髮絲的1/10。這些大片的空白的區域都是填充了這種改性的樹脂，黏稠度和流動性直接決定了碳纖維板材的性能是否穩定。

　　通過掃描電鏡拍攝的是碳纖維複合材料的微觀結構，相當於給材料拍“X光”。在納米尺度範圍內，可以清晰看到頭髮絲1/1000尺度的大小，科研人員以此檢查材料是否存在影響性能的“病灶”，為後續材料性能提升提供參考。

　　碳纖維板材的極限測試如何進行

　　為了測試碳纖維在鐵路貨車領域應用的安全性，記者與科研人員一起進行了一場碳纖維材料的“極限測試”。

　　這個像頭髮絲一樣的就是碳纖維絲束。它可以代替鋼鐵等金屬材質，來製造鐵路貨運列車的車體板材。它究竟有多厲害，通過一組“極限測試”來感受一下。

　　這個噴火測試環節需要專業人員協助完成，噴槍火焰的溫度會達到1300攝氏度。經過一段時間的燃燒之後關掉噴槍，可以看到噴槍挪開之後，碳纖維板的火焰立刻熄滅，説明它的阻燃性能非常好。

　　這種碳纖維的鐵路貨車的車體板材，由於採用了特殊的結構設計，加上內部的填充物，使得它在水裏也能夠漂起來。

　　這個容器裏面裝的是液氮，溫度是零下196攝氏度。任何東西放在這裡邊，一分鐘就能把它凍透。現在把這個碳纖維板材拿出來，敲擊一下可以看到它的性狀沒有任何改變。

　　別小看這又輕又薄的一個板材，但是它的強度卻是鋼鐵的5倍以上，經過重錘的暴擊之後它沒有任何的變形和損傷。

　　在科研人員的幫助下，碳纖維複合材料車板通過了水、火、低溫、強度等一系列測試，各項性能優良。