一、行業(yè)現(xiàn)狀

目前，我國交通建設(shè)多數(shù)仍采用常規(guī)的鋼筋混凝土與鋼材作為主要的建設(shè)材料，這種工程材料隨著使用時(shí)間的不斷延長，各種老化破損問題相繼出現(xiàn)，且存在資源浪費(fèi)大、耐久性差等問題。為了適應(yīng)當(dāng)前交通建設(shè)領(lǐng)域的需要，有必要開發(fā)使用更加新型環(huán)保的建設(shè)材料，其中纖維復(fù)合材料正在憑借著其優(yōu)越的性能越來越受到人們的青睞，并在航空航天、汽車制造、工業(yè)生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用。

二、技術(shù)發(fā)展趨勢

從技術(shù)層面看，針對未來軌道交通發(fā)展的不同需求，纖維材料技術(shù)應(yīng)順應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行布局：

一是基于本構(gòu)安全、主被動防護(hù)、災(zāi)害預(yù)警的高安全需求，研發(fā)了基于本征阻燃、可降解、低 VOC 的阻燃聚酰亞胺、阻燃 lyocell 纖維、芳綸纖維等，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)飾用材料的高阻燃性 ；研發(fā)了活性碳纖維濾材、熔噴非織造布纖維素過濾防護(hù)膜等，實(shí)現(xiàn)了基于納米功能材料的空氣凈化。

二是基于綜合舒適性、人因工程、振動噪聲優(yōu)化、智慧出行的高品質(zhì)需求，研發(fā)了輕量化復(fù)材增韌纖維材料，可實(shí)現(xiàn)減震消音、隔熱保溫等功能。

三是基于高速磁浮、互聯(lián)互通列車、低阻高速載運(yùn)的高效率需求，開發(fā)了碳纖維預(yù)浸料、復(fù)合材料板材、片材、工業(yè)零部件、軌道交通及汽車輕量化殼體及零部件、無人機(jī)殼體、機(jī)翼等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域。

四是基于智能駕駛、智能制造、智能運(yùn)維的高智能需求，利用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)手段，搭建全生命周期的纖維材料應(yīng)用，用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺，可實(shí)現(xiàn)材料可追溯的可信數(shù)字化。

五是基于新能源動力、材料回收、低碳低排放的需求，著眼于綠色環(huán)保，研發(fā)了基于可循環(huán)再生材料、可降解材料的內(nèi)飾設(shè)計(jì)。

對于上述發(fā)展熱點(diǎn)，我國已糾集相關(guān)行業(yè)科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行攻關(guān)并取得一定成果。對于未來軌道交通裝備的更高阻燃環(huán)保要求，我國正研發(fā)長效環(huán)保阻燃纖維，作為阻燃纖維材料迭代更新的新技術(shù)，從功能母粒添加改性角度進(jìn)行阻燃改性，可適應(yīng)于品類豐富的化纖產(chǎn)品，為未來阻燃體系的探索和發(fā)現(xiàn)提供了新路徑。在比強(qiáng)度和比剛度方面，碳纖維是當(dāng)前最優(yōu)異的高性能纖維材料之一，其在軌道交通裝備中已有較大應(yīng)用。青島大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過在碳纖維表面進(jìn)行改性研究，研發(fā)出了高效、便捷、低成本的碳纖維復(fù)合材料摩擦材料。四川大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)了高性能聚酰胺樹脂的設(shè)計(jì)與開發(fā)。其團(tuán)隊(duì)研發(fā)了耐高溫半芳香尼龍（PA6T）及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，該產(chǎn)品的熱變形溫度超過 280℃，具有極佳的熔體加工流動性，可以滿足電子電氣元件向耐熱、薄壁、精密注塑等高性能化發(fā)展。此外，還研發(fā)了高性能半芳族聚酰胺熱塑性彈性體 TPA 和半芳族聚酰胺，在汽車等領(lǐng)域有較好應(yīng)用。

在軌道交通裝備上，包括司機(jī)室內(nèi)飾、司控臺、頭罩、客室座椅面、側(cè)墻板、頂板、門立柱罩等非承載結(jié)構(gòu)中，很多都用到了高性能纖維基復(fù)合材料，在大功率電機(jī)、變壓器、電氣設(shè)備中的關(guān)鍵絕緣材料上，都應(yīng)用了高性能絕緣紙。綜合材料優(yōu)異性能、成本等眾多因素，武漢紡織大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了高強(qiáng)高模的聚苯硫醚、液晶聚芳酯纖維，并推廣應(yīng)用到軌道交通裝備中。

三、市場現(xiàn)狀

從市場層面看，軌道交通裝備是我國在高端制造領(lǐng)域的重要組成部分，也是自主創(chuàng)新的主要陣地，從細(xì)分市場結(jié)構(gòu)來看，我國軌道交通裝備行業(yè)可分成鐵路交通裝備和城軌交通裝備。據(jù)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年我國軌道交通裝備行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)9928億元。

從細(xì)分市場結(jié)構(gòu)來看，我國軌道交通裝備行業(yè)可分成鐵路交通裝備和城軌交通裝備。數(shù)據(jù)顯示，鐵路交通裝備占比最大，占據(jù)了軌道交通裝備市場的46%，城軌交通裝備占比為16%。

四、總結(jié)與展望

當(dāng)前，中國軌道交通建設(shè)主要依賴于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土和鋼材。隨著使用時(shí)間的延長，這些材料的老化和損壞問題逐漸顯現(xiàn)，同時(shí)也存在資源浪費(fèi)和耐久性差的問題。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，纖維復(fù)合材料因其優(yōu)異性能而日益受到關(guān)注，并已在航空、汽車制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)發(fā)展方面，纖維材料技術(shù)正根據(jù)國家發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行布局，主要聚焦在以下幾個(gè)方面：提高安全性、改善舒適性、提升效率、智能化發(fā)展以及環(huán)保和可持續(xù)性。例如，研發(fā)了高阻燃性的內(nèi)飾用材料、基于納米功能材料的空氣凈化材料、輕量化復(fù)合材料增韌纖維材料等，這些新材料不僅滿足了高安全、高品質(zhì)的需求，還適應(yīng)了高速磁浮和智能駕駛等高效率需求。此外，也在綠色環(huán)保方面取得了進(jìn)展，比如可循環(huán)再生材料和可降解材料的內(nèi)飾設(shè)計(jì)。

針對未來的發(fā)展，中國正積極研發(fā)新技術(shù)，如長效環(huán)保阻燃纖維、高效碳纖維復(fù)合材料等，這些都是為了應(yīng)對未來軌道交通裝備更高的阻燃環(huán)保要求。同時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)還在探索比強(qiáng)度和比剛度更優(yōu)異的材料，如經(jīng)過改性的碳纖維，以及高性能聚酰胺樹脂等。

總之，中國軌道交通行業(yè)的復(fù)合材料領(lǐng)域正面臨著諸多挑戰(zhàn)與機(jī)遇。未來，隨著新材料技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，預(yù)期會實(shí)現(xiàn)軌道交通的更高安全性、舒適性和效率，同時(shí)也將更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

來源： 中國復(fù)材