一、行業(yè)現(xiàn)狀

目前，我國交通建設多數(shù)仍采用常規(guī)的鋼筋混凝土與鋼材作為主要的建設材料，這種工程材料隨著使用時間的不斷延長，各種老化破損問題相繼出現(xiàn)，且存在資源浪費大、耐久性差等問題。為了適應當前交通建設領域的需要，有必要開發(fā)使用更加新型環(huán)保的建設材料，其中纖維復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)中已被廣泛應用。

圖1未來軌道交通概念圖

二、技術發(fā)展趨勢

從技術層面看，針對未來軌道交通發(fā)展的不同需求，纖維材料技術應順應國家發(fā)展戰(zhàn)略進行布局：

一是基于本構安全、主被動防護、災害預警的高安全需求，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膜等，實現(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)了輕量化復材增韌纖維材料，可實現(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、低阻高速載運的高效率需求，開發(fā)了碳纖維預浸料、復合材料板材、片材、工業(yè)零部件、軌道交通及汽車輕量化殼體及零部件、無人機殼體、機翼等，廣泛應用于工業(yè)、航空航天、軌道交通等領域。

四是基于智能駕駛、智能制造、智能運維的高智能需求，利用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術手段，搭建全生命周期的纖維材料應用，用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺，可實現(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)飾設計。

對于上述發(fā)展熱點，我國已糾集相關行業(yè)科研團隊進行攻關并取得一定成果。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，從功能母粒添加改性角度進行阻燃改性，可適應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。在比強度和比剛度方面，碳纖維是當前最優(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用。青島大學科研團隊通過在碳纖維表面進行改性研究，研發(fā)出了高效、便捷、低成本的碳纖維復合材料摩擦材料。四川大學科研團隊了高性能聚酰胺樹脂的設計與開發(fā)。其團隊研發(fā)了耐高溫半芳香尼龍（PA6T）及其產(chǎn)業(yè)化技術，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，在汽車等領域有較好應用。

在軌道交通裝備上，包括司機室內(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構中，很多都用到了高性能纖維基復合材料，在大功率電機、變壓器、電氣設備中的關鍵絕緣材料上，都應用了高性能絕緣紙。綜合材料優(yōu)異性能、成本等眾多因素，武漢紡織大學科研團隊研發(fā)出了高強高模的聚苯硫醚、液晶聚芳酯纖維，并推廣應用到軌道交通裝備中。

圖2 復合材料輕量阻燃等特性的應用場景

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域的重要組成部分，也是自主創(chuàng)新的主要陣地，從細分市場結構來看，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)機構統(tǒng)計數(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9928億元。

圖3近5年中國軌道交通裝備市場規(guī)模

                                           數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

從細分市場結構來看，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%。

圖4 中國軌道交通裝備行業(yè)細分市場結構統(tǒng)計

                                       數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

四、總結與展望

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

技術發(fā)展方面，纖維材料技術正根據(jù)國家發(fā)展戰(zhàn)略進行布局，主要聚焦在以下幾個方面：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)保方面取得了進展，比如可循環(huán)再生材料和可降解材料的內(nèi)飾設計。

針對未來的發(fā)展，中國正積極研發(fā)新技術，如長效環(huán)保阻燃纖維、高效碳纖維復合材料等，這些都是為了應對未來軌道交通裝備更高的阻燃環(huán)保要求。同時，科研團隊還在探索比強度和比剛度更優(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)的復合材料領域正面臨著諸多挑戰(zhàn)與機遇。未來，隨著新材料技術的發(fā)展和應用，預期會實現(xiàn)軌道交通的更高安全性、舒適性和效率，同時也將更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

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