9月10日，由我國自主研發(fā)的首批碳纖維重載鐵路貨車，在黑龍江齊齊哈爾正進(jìn)行最后的調(diào)試工作，即將下線。據(jù)了解，傳統(tǒng)鐵路貨車材質(zhì)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(gòu)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(zhuǎn)變”
碳纖維被譽(yù)為“新材料之王”，其外形呈纖維狀，柔軟，可加工成各種織物，應(yīng)用范圍十分廣泛。碳纖維到底經(jīng)過了怎樣的變化，才能夠制備成為堅(jiān)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，制備成鐵路貨車的碳纖維復(fù)合板材，這其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是浸漬。
科研人員通過對高分子樹脂進(jìn)行改性，使其機(jī)械性能和環(huán)境適應(yīng)性獲得顯著提升。改性后的高分子樹脂與碳纖維絲束通過浸漬工藝，形成碳纖維預(yù)浸料。
在掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室，通過掃描電鏡對材料進(jìn)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制成的，由絲到板的過程中，有一個(gè)角色功不可沒，那就是改良樹脂。屏幕上這些條狀和點(diǎn)狀的都是碳纖維絲，比如這個(gè)點(diǎn)狀的，每一個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)碳纖維絲的橫截面，它的直徑只相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/10。這些大片的空白的區(qū)域都是填充了這種改性的樹脂，粘稠度和流動性直接決定了碳纖維板材的性能是否穩(wěn)定。
通過掃描電鏡拍攝的是碳纖維復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于給材料拍“X光”。在納米尺度范圍內(nèi)，可以清晰看到頭發(fā)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”，為后續(xù)材料性能提升提供參考。
碳纖維板材的極限測試如何進(jìn)行
為了測試碳纖維在鐵路貨車領(lǐng)域應(yīng)用的安全性，記者與科研人員一起進(jìn)行了一場碳纖維材料的“極限測試”。
這個(gè)像頭發(fā)絲一樣的就是碳纖維絲束。它可以代替鋼鐵等金屬材質(zhì)，來制造鐵路貨運(yùn)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(gè)噴火測試環(huán)節(jié)需要專業(yè)人員協(xié)助完成，噴槍火焰的溫度會達(dá)到1300攝氏度。經(jīng)過一段時(shí)間的燃燒之后關(guān)掉噴槍，可以看到噴槍挪開之后，碳纖維板的火焰立刻熄滅，說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，由于采用了特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加上內(nèi)部的填充物，使得它在水里也能夠漂起來。
這個(gè)容器里面裝的是液氮，溫度是零下196攝氏度。任何東西放在這里邊，一分鐘就能把它凍透?，F(xiàn)在把這個(gè)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(gè)板材，但是它的強(qiáng)度卻是鋼鐵的5倍以上，經(jīng)過重錘的暴擊之后它沒有任何的變形和損傷。
在科研人員的幫助下，碳纖維復(fù)合材料車板通過了水、火、低溫、強(qiáng)度等一系列測試，各項(xiàng)性能優(yōu)良。
轉(zhuǎn)自：央視網(wǎng)
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