6月26日,全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0 碳星快轨”在山东青岛正式发布。该列车较传统地铁车辆减重11%,具有更轻更节能等显著优势,引领地铁列车实现全新绿色升级。

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车身更轻,更节能

传统地铁车辆主要采用钢、铝合金等金属材料,受制于材料特性,面临减重瓶颈。碳纤维因具有轻质、高强度、抗疲劳、耐腐蚀等优点,被称为“新材料之王”,它的强度是钢铁的5倍以上,但重量不到钢铁的四分之一,是轨道车辆轻量化的绝佳材料。

该车的车体、转向架构架等主承载结构采用碳纤维复合材料制造,实现了车辆性能的全新升级,具有更轻更节能、强度更高、环境适应力更强、全寿命周期运维成本更低等技术优势。

与传统金属材料的地铁车辆相比,该碳纤维地铁车辆的车体减重25%,转向架构架减重50%,整车减重约11%,运行能耗降低7%,每列车每年可减少二氧化碳排放约130吨,相当于植树造林101亩。

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碳纤维地铁列车最高速度达140公里每小时,与传统地铁行驶速度90公里每小时相比,速度大大提升。目前,该碳纤维地铁列车已完成厂内型式试验。按照计划,年内将在青岛地铁1号线投入载客示范运营。

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料力学性能,优异质量是钢的四分之一强度却是钢的七至九倍,并且还具有耐腐蚀的特性,被称为“新材料之王”,也被称为“黑黄金”,可广泛应用于飞机部件、轨道交通原材料、车身制造等在各行各业有着广泛的应用前景。 可广泛应用于 飞机部件、轨道交通原材料、车身制造等在各行各业有着广泛的应用前景。

中国石油在碳纤维方面的努力

早在2021年6月,吉林石化碳纤维生产实现新突破。碳纤维是重要的新材料,其应用可实现轻量化,减少燃料消耗,助力绿电生产,且生产过程中无有毒物质排放,绿色环保。吉林石化公司碳纤维投产意味着具有自主知识产权的百吨级碳纤维生产基地落成,我国碳纤维产业化项目取得重大突破,代表着向新材料绿色生产、节能环保迈出坚实的一步。

2023年以来,面对国内碳纤维发展的新变化,吉林石化碳纤维厂紧盯碳纤维行业动向,从碳纤维差异化系列产品、装置提质增效、新项目建设等方面入手,加快碳纤维产业的发展步伐。

要实现跨越式发展,思考如何降低百吨装置的运行成本成为首要的任务。在技术攻关团队的攻关下,攻关团队成员以有效降低产品成本为目标,提出了“纺丝、碳化提升纺位和提高纺速”的攻关思路,由此全面打响了“双提”攻关战。

中国石化在碳纤维方面的努力

早在2022年,中国石化上海石化自主研发生产的碳纤维成功应用于广州地铁18号线“湾区蓝”高速列车,运行数据显示使用碳纤维复合材料的列车车头罩,性能完全符合运行条件,与同等模块的铝合金材料相比,可减轻重量达35%-40%有效助力列车减重提速。中国石化为北京2022冬奥会火炬“飞扬”披上了碳纤维“外衣”。

2023年12月25日,中国石化上海石油化工股份有限公司 (下简称“上海石化” )与中国石油化工股份有限公司 (下简称“中石化股份”)、中石化上海工程有限公司(下简称“中石化上海工程”) 签署技术开发关联交易文件,其中涉及两个碳纤维研发项目,合计金额达1.278亿元。

据公告显示,去年中石化上海石化万吨级48K大丝束碳纤维装置一阶段建成并投产,上海石化由此成为国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维生产技术的企业。该技术开发项目有利于提高公司产品质量,进一步形成碳纤维“通用级+高性能”、“小丝束+大丝束”全产品谱系优势,提升市场竞争力。

上述硫氰酸钠溶剂湿法工艺路线是上海石化十余年持续投入研发,具备全套自主产权的碳纤维生产技术。研发团队先后就连续水相沉淀聚合、凝聚态PAN高分子流变学、PAN-NaSCN-H2O三元体系凝固成型、氧化过程耦合双化学反应的拉伸流变模型建立等方面进行攻关。成套生产工艺集成聚合、原液、纺丝、氧化炭化、碳纤维表面处理及上浆剂、有害气体的达标治理排放技术等多项研发创新。