◎本報記者 李 禾

　　可再生輕質(zhì)阻尼減震復合材料具有原材料來(lái)源廣泛、可再生、無(wú)污染、密度小、質(zhì)量輕、耐疲勞、抗沖擊，以及減振隔音效果和防火阻燃性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，符合軌道交通車(chē)輛底板的綜合性能要求，未來(lái)可在高鐵、地鐵、公交等車(chē)廂上大顯身手，進(jìn)行大面積推廣。

　　當前，世界上高速鐵路正快速發(fā)展，但隨著(zhù)高鐵列車(chē)速度的不斷提高，由金屬材料制造的傳統列車(chē)面臨振動(dòng)強、阻力大、噪聲高等問(wèn)題。特別是在包括高原、沙漠在內的高溫、高寒、高海拔等復雜多變的環(huán)境里，現有金屬材料暴露出減震隔音性能差、能耗高等問(wèn)題。

　　近日，國際竹藤中心科研團隊和福建和其昌竹業(yè)股份有限公司，在仿生竹材強韌性能開(kāi)發(fā)可再生輕質(zhì)減震型軌道交通車(chē)輛底板材料方面取得重要進(jìn)展。受竹子的生物結構啟發(fā)，他們提出了輕質(zhì)減震型軌道交通車(chē)輛底板的層積結構設計策略，仿生制備出具有類(lèi)似竹材壁層結構的復合材料。這種利用竹材、木材等天然綠色材料制備而成的可再生輕質(zhì)阻尼減震復合材料，具有輕質(zhì)減震、阻燃、耐疲勞和抗沖擊等特點(diǎn)，成為高鐵等軌道交通車(chē)輛底板用材的重要研發(fā)方向。

　　“目前，時(shí)速為250公里的高鐵列車(chē)，車(chē)輛底板材料多使用碳素鋼和不銹鋼，但是這兩種材料密度大，導致車(chē)廂偏重、耗能偏大，且容易受環(huán)境腐蝕，設計時(shí)需要留出較高的腐蝕余量。時(shí)速為350公里的高鐵列車(chē)，車(chē)輛底板材料多使用鋁合金和碳纖維復合材料，這兩種材料密度較小、耗能小、延展性好、耐腐蝕，但價(jià)格昂貴。”國際竹藤中心博士研究生韓善宇說(shuō)，上述金屬材料均屬于不可再生材料，減震隔音性能差。

　　竹子是一種天然的纖維增強生物質(zhì)復合材料，經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的自然進(jìn)化形成了精巧有序的梯度層積和多孔隙結構、多層級界面。梯度層積結構是指竹竿中纖維分布密度，沿著(zhù)竹壁自表皮向內層遞減，因此竹材的力學(xué)性能也是逐漸變化的，呈現出明顯的功能梯度特性，加上竹材結構是由纖維—纖維、纖維—薄壁細胞、薄壁細胞—薄壁細胞等多項界面組成的，使其具有天然的強韌性能和阻尼性能。

　　國際竹藤中心副研究員陳復明說(shuō)，他們模仿天然竹材的結構和功能，將幾種容易獲取的材質(zhì)輕軟的速生人工林木材單板與廢棄橡膠單板層積熱壓復合，然后將高強度、高硬度，且具有多孔結構特征的竹炭塑板置于表層，進(jìn)行二次冷壓復合成型，得到類(lèi)似于竹子的、具有梯度層積結構、多孔隙結構和多層級界面特性的可再生輕質(zhì)阻尼減震復合材料。阻尼有助于減小材料結構的共振振幅，可避免因動(dòng)應力達到極限而造成結構破壞，使材料可以快速恢復到穩定狀態(tài)，并降低噪聲等。

　　該復合材料具有原材料來(lái)源廣泛、可再生、無(wú)污染、密度小、質(zhì)量輕、耐疲勞、抗沖擊，以及減振隔音效果和防火阻燃性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，符合軌道交通車(chē)輛底板的綜合性能要求。

　　國際竹藤中心研究員王戈說(shuō)，一般的竹木質(zhì)結構材料經(jīng)常應用于建筑、裝飾裝修和家具領(lǐng)域，較少應用在高鐵上。如今通過(guò)研究創(chuàng )新，第一批具有輕量化、高強度、高耐候的可再生輕質(zhì)阻尼減震復合材料產(chǎn)品已成功應用于部分時(shí)速350公里的高鐵車(chē)廂底板上，未來(lái)可在高鐵、地鐵、公交等車(chē)廂上大顯身手，進(jìn)行大面積推廣。