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高性能纤维及其复合材料助力新基建

当前,创新已居于我国现代化建设全局中的核心地位,科技自立自强正成为国家发展的战略支撑。纺织作为重要的应用型学科,具有多学科交叉汇聚、多技术跨界融合的特征,是战略性技术创新的重要载体。纺织行业的创新发展体现在新技术、新材料、新产品的涌现效应,也体现在对新基建、新装备、新业态的带动效应,在完善国家创新体系、建设科技强国中发挥着不可替代的作用。

以碳纤维、芳纶为代表的高性能纤维及其复合材料作为国家高新技术产业的关键基础材料,正在不断推动高速列车等轨道交通、新能源汽车及充电桩、特高压输电线路等新兴产业以及新型基础设施的技术进步和产业升级。

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CETROVO

2018年9月,在德国柏林国际轨道交通技术展上,中车青岛四方机车车辆股份有限公司正式发布了新一代碳纤维地铁“CETROVO”,其实现了司机室、车体、设备舱较原金属材料减重约30%,转向架较原金属材料减重40%,是迄今为止在轨道机车上大规模应用碳纤维复合材料的典范。目前,CETROVO已完成线路试验和运行示范,顺利通过验收。

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碳纤维转向架

为了减轻车厢和转向架的重量,特别是包括电机和变压器在内的驱动系统,美国Acela Express电力动车的牵引变压器采用了芳纶绝缘纸材料覆盖线圈上的铜绕组,同时将Nomex®层压板用于变压器组件冷却导板的垫片。和常规变压器相比设计更加轻盈,其重量减少了15% ~ 25%,同时优化了体积,并且简化了维修工作量,保证了变压器运行的安全性。另外,芳纶绝缘纸还可以用作牵引电机的槽绝缘来加强绕组的对地绝缘,同时利用其优异的抗穿刺和抗撕裂性能,防止绕组在嵌线过程受损。

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芳纶绝缘纸应用于牵引电机槽绝缘


2019年12月,世界上首条全线路采用碳纤维复合芯导线的“内蒙古锡盟—山东”特高压配套工程 —— 大唐锡林浩特电厂1000 kV送出线路已于内蒙古正式并网投运,该工程线路全长14.6km,采用单回路架设,线路采用我国自主研制的碳纤维复合芯导线。该线路的投运不仅节约了能源,降低运行成本,每年还可以增加132万kW·h的输送电量,缓解了我国华北地区用电紧张的状况。

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大唐锡林浩特电厂1000kV送出线路

另外,在新能源汽车及充电桩上也能看到高性能纤维及其复合材料的身影。新能源汽车以电作为驱动动力来源,需要考虑电路短路或高压击穿等问题。因此,其在材料的选择上除了绝缘耐压、防腐蚀,还需要考虑阻燃性。因此,碳纤维增强复合材料、长玻纤阻燃增强聚丙烯材料、PP增强复合材料(PPLGF35)等成为了电池模组壳体的首要选择。

(来源:互联网、 高性能纤维与复合材料)


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