अगले दशक में रेल ट्रांजिट कम्पोजिट मटेरियल सेक्टर में दस प्रमुख तकनीकी प्रगति

I. बुद्धिमान क्रांति: "" अवधारणात्मक जीवन "के साथ ट्रेनों को सक्षम करना

1.1 सेल्फ-हीलिंग समग्र सामग्री
मानव त्वचा के स्व-मरम्मत तंत्र से प्रेरित होकर, अगली पीढ़ी की स्व-चिकित्सा सामग्री माइक्रोकैप्सल-एन्कैप्सुलेटेड हीलिंग एजेंटों या गतिशील रासायनिक बॉन्ड पुनर्संयोजन प्रौद्योगिकी का उपयोग स्वायत्त रूप से 0.5 मिमी से छोटी दरारों की मरम्मत के लिए करती है। यूरोपीय रेल गठबंधन ने बोगी कनेक्टर्स में ऐसी सामग्रियों का उपयोग करके पायलट परियोजनाओं को लॉन्च किया है, जिसमें सामग्री जीवनकाल में 2.3 गुना वृद्धि हुई है। इस बीच, चीन में CRRC ने एक बायो-एंजाइम-ट्रिगर उपचार प्रणाली विकसित की है जो 60 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के भीतर 89% मरम्मत दक्षता प्राप्त करती है।

1.2 एम्बेडेड सेंसर नेटवर्क
बुद्धिमान त्वचा सामग्री, प्रति वर्ग मीटर 300 माइक्रो-सेंसर एम्बेडिंग, ट्रेन निकायों में तनाव, तापमान और आंतरिक क्षति की वास्तविक समय की निगरानी में सक्षम होती है। जर्मन ICE4 ट्रेन द्वारा एक फाइबर ब्रैग झंझरी (FBG) सेंसिंग सिस्टम को अपनाने के बाद, इसके बोगी रखरखाव चक्र को 120,000 किमी से 240,000 किमी तक बढ़ाया गया। इसके अतिरिक्त, चीन एयरोस्पेस साइंस एंड इंडस्ट्री कॉरपोरेशन ने 0.1 माइक्रो-स्ट्रेन के रिज़ॉल्यूशन के साथ एक पीजोइलेक्ट्रिक-कार्बन फाइबर कम्पोजिट सेंसिंग फिल्म विकसित की है।

1.3 रूपात्मक अनुकूली संरचनाएं
आकार-मेमोरी समग्र सामग्री पारंपरिक यांत्रिक डिजाइन तर्क को फिर से आकार दे रही है। जापान में कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीज ने एक एसएमपी (शेप मेमोरी पॉलिमर) ट्रेन की छत का फेयरिंग विकसित की है जो एरोडायनामिक्स को अनुकूलित करने के लिए स्वचालित रूप से विकृत हो जाती है जब एक सुरंग के अंदर और बाहर दबाव का अंतर 500pa से अधिक हो जाता है, जिससे ट्रेन ऊर्जा की खपत 7%तक कम हो जाती है। भविष्य के अनुप्रयोग चर-गेज बोगी सिस्टम तक विस्तारित हो सकते हैं।

Ii। लाइटवेट टेक्नोलॉजी को आगे बढ़ाना: वजन में कमी के माध्यम से दक्षता प्राप्त करना

2.1 कम लागत वाले कार्बन फाइबर में सफलता
बड़े पैमाने पर सीएफआरपी (कार्बन फाइबर-प्रबलित बहुलक) को अपनाने के लिए प्राथमिक बाधा लागत है। Zhongfu Shenying ने एक वेट-स्पून T800-GRADE कार्बन फाइबर विकसित किया है, जिससे उत्पादन लागत में 35%की कमी आई है। वे वर्तमान में 2030 तक प्राथमिक संरचनात्मक सामग्रियों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लागत से मेल खाने का लक्ष्य रखते हुए 8-प्लाई 3K कार्बन फाइबर/PEK थर्माप्लास्टिक प्रीप्रग का परीक्षण कर रहे हैं।

2.2 नैनो-एनहांसमेंट टेक्नोलॉजी में सफलता
एपॉक्सी राल में 0.5 wt% ग्राफीन जोड़ने से कंपोजिट की इंटरलामिनार कतरनी ताकत 40% बढ़ जाती है। साउथवेस्ट जियाओटॉन्ग यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने ब्रेक डिस्क सामग्री के लिए एक बायोमिमेटिक "रूट-हेयर " कार्बन नैनोट्यूब संरचना विकसित की है, जो 60% से घर्षण गुणांक स्थिरता को बढ़ाता है और एक-चौथाई पारंपरिक सामग्रियों को पहनने की दर को कम करता है।

2.3 बेसाल्ट फाइबर का औद्योगिकीकरण
कार्बन फाइबर के लिए एक लागत प्रभावी विकल्प के रूप में, बेसाल्ट फाइबर कंपोजिट का सफलतापूर्वक चेंगदू मेट्रो लाइन 18 के छत के पैनलों में उपयोग किया गया है। चीन नेशनल बिल्डिंग मटेरियल ग्रुप ने 10,000 टन से अधिक के वार्षिक उत्पादन के साथ एक उत्पादन लाइन की स्थापना की है, जो ईएन 45545-2 एचएल 3 फायर सेफ्टी स्टैंडर्ड के साथ एक तिहाई कार्बन फाइबर के लिए सामग्री की लागत को कम करता है।

Iii। ग्रीन संक्रमण: जीवनचक्र पारिस्थितिकी तंत्र को फिर से आकार देना

3.1 जैव-आधारित सामग्रियों का उदय
CRRC Sifang ने एक फ्लैक्स फाइबर/PLA कम्पोजिट सीट फ्रेम विकसित किया है जो शीसे रेशा समकक्षों की तुलना में 22% हल्का है, जिससे जीवनचक्र कार्बन उत्सर्जन 47% तक कम हो गया है। नवीनतम यूरोपीय संघ के नियमों में कहा गया है कि जैव-आधारित सामग्रियों में 2030 तक कम से कम 30% ट्रेन के अंदरूनी हिस्से शामिल होने चाहिए, जिससे बांस फाइबर और मायसेलियम कंपोजिट के लिए नए अवसर पैदा होते हैं।

3.2 थर्माप्लास्टिक रीसाइक्लिंग क्रांति
Alstom ने TGV ट्रेनों में PAEK थर्माप्लास्टिक कम्पोजिट विंडो फ्रेम को बड़े पैमाने पर अपनाना शुरू कर दिया है। Decommissioned घटकों को काट दिया जा सकता है और सीधे इंजेक्शन को नए भागों में बदल दिया जा सकता है, जिससे भौतिक उपयोग 35% से 92% तक बढ़ जाता है। इस बीच, चीन के एयरो इंजन कॉरपोरेशन ने एक लेजर-असिस्टेड इन-सीटू वेल्डिंग तकनीक विकसित की है जो थर्माप्लास्टिक समग्र जोड़ों में मूल सामग्री की ताकत का 85% प्राप्त करती है।

3.3 मॉड्यूलर पारिस्थितिक डिजाइन
CRRC चांगचुन के "लेगो-स्टाइल " ट्रेन बॉडी डिज़ाइन में 112 मानकीकृत CFRP मॉड्यूल का उपयोग किया गया है, जो 95% सामग्री पुनर्नवीनीकरण को सक्षम करता है। यह दृष्टिकोण विनिर्माण ऊर्जा की खपत को 30% तक कम करता है और इसने दुनिया के पहले समग्र-सामग्री मेट्रो वाहन जीवनचक्र कार्बन पदचिह्न डेटाबेस के निर्माण के लिए नेतृत्व किया है।

Iv। कार्यात्मक क्रांति: लोड-असर से बहु-आयामी क्षमताओं तक

4.1 एकीकृत संरचना-फ़ंक्शन कंपोजिट
अगली पीढ़ी के सैंडविच-संरचित कंपोजिट प्राप्त:

• लोड बियरिंग: 4.8 किलोग्राम/मीटर की सतह के घनत्व पर 18 एमपीए की संपीड़ित शक्ति

• ध्वनि इंसुलेशन: 125-4000 हर्ट्ज में 0.83 का शोर अवशोषण गुणांक

• आग प्रतिरोध: 45 मिनट के बर्न प्रतिरोध के साथ EN45545-2 फायर टेस्ट पास करना

CRRC Tangshan ने इस तकनीक को बीजिंग-झांगजियाकौ इंटेलिजेंट हाई-स्पीड ट्रेन के उपकरण केबिन में लागू किया है।

4.2 कंपन ऊर्जा कटाई प्रणाली
टोंगजी विश्वविद्यालय ने एक हाइब्रिड पीजोइलेक्ट्रिक-कार्बन फाइबर कम्पोजिट फर्श प्रणाली विकसित की है जो ट्रेन वाइब्रेशन को बिजली में परिवर्तित करती है, जिससे प्रति दिन औसतन 3.2 kWh प्रति गाड़ी का औसत उत्पन्न होता है-घड़ी के चारों ओर बिजली प्रकाश व्यवस्था के लिए।

4.3 बुद्धिमान थर्मल प्रबंधन सामग्री
600 किमी/घंटा मैग्लेव ट्रेनों में उपयोग की जाने वाली ढाल कार्बन-सिरेमिक कम्पोजिट ब्रेक डिस्क 800 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर संरचनात्मक रूप से स्थिर रहती है। एक माइक्रो-चैनल डिजाइन 2.5 गुना तक गर्मी अपव्यय दक्षता को बढ़ाता है।

वी। मैन्युफैक्चरिंग प्रतिमान शिफ्ट: डिजिटल ट्विन्स ड्राइविंग इंटेलिजेंट प्रोडक्शन

5.1 एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग ब्रेकिंग साइज बैरियर
चीन COMAC ने एक एकल प्रक्रिया में 12-मीटर लंबी CFRP छत बीम का उत्पादन करने में सक्षम एक निरंतर फाइबर 3 डी प्रिंटिंग तकनीक विकसित की है, जो कनेक्शन बिंदुओं को 256 से 16 तक कम कर रही है और 31% वजन में कमी प्राप्त कर रही है। यूरोपीय शोधकर्ता ऑनबोर्ड मोबाइल 3 डी प्रिंटिंग रिपेयर रोबोट के साथ प्रयोग कर रहे हैं।

5.2 डिजिटल ट्विन सटीक नियंत्रण
CRRC Zhuzhou ने समग्र घटकों के लिए एक पूर्ण-प्रक्रिया डिजिटल ट्विन सिस्टम का निर्माण किया है, जिससे दोष दरों को 2.1% से 0.3% तक कम कर दिया गया है। इसका ऑटोक्लेव गठन सिमुलेशन मॉडल 1.5 डिग्री सेल्सियस से कम की त्रुटि मार्जिन को बनाए रखता है, जिससे साइकिल को 22%तक कम कर दिया जाता है।

5.3 रोबोटिक लचीला विनिर्माण
चीन एयरोस्पेस हैइयिंग ने घुमावदार सतहों के लिए 0.1 मिमी सटीकता के साथ 16-अक्ष स्वचालित फाइबर प्लेसमेंट (एएफपी) मशीन विकसित की है, जिससे बड़े साइडवॉल पैनलों के उत्पादन समय को 72 घंटे से 8 घंटे तक कम कर दिया गया है, जबकि भौतिक अपशिष्ट 3%से कम है।

Vi। भविष्य के दृष्टिकोण: एक ट्रिलियन-डॉलर बाजार में एक नया सामग्री परिदृश्य

साथ दोहरी कार्बन रणनीति ड्राइविंग सतत विकास, चीन का रेल ट्रांजिट कम्पोजिट मटेरियल मार्केट 2030 तक पर्याप्त वृद्धि के लिए निर्धारित है। उद्योग के लिए प्रमुख सिफारिशों में शामिल हैं:

1. स्थापित करना मानकीकृत रूपरेखा रेल पारगमन में समग्र सामग्री अनुप्रयोगों के लिए

2. निर्माण एक एकीकृत "सामग्री-डिज़ाइन-निर्माण-पुनरावर्तन " औद्योगिक पारिस्थितिकी तंत्र

3. विकसित करना राष्ट्रीय स्तर के समग्र सामग्री बिग डेटा प्लेटफॉर्म

इस के रूप में वैश्विक सामग्री क्रांति प्रकट, चीनी समग्र सामग्री उद्यम अनुयायियों से नेताओं में संक्रमण कर रहे हैं। हम यह देखने के लिए उत्सुक हैं कि ये नवाचार कैसे होंगे रेल पारगमन के भविष्य को फिर से खोलें!