“十四五”现代综合交通运输体系发展规划明确指出:交通运输是现代化经济体系的重要组成部分,是构建新发展格局的重要支撑和服务人民美好生活、促进共同富裕的坚实保障。众所周知,高铁是我国装备制造的一张亮丽名片,高铁动车体现了中国装备制造业水平。
当前,铁路运行实现全新提速,接触网供电要求不断升级。而常规电缆护套适用温度仅为-15℃-70℃、承受25kV左右电压,且常规电缆护套含有的卤素将对环境造成多维度破坏,严重制约着“八纵八横”高铁网络的提速计划。在这一时代命题下,中国地质大学(武汉)一支科研创新团队,成功研发出天然生物基卟啉基有机框架衍生物改性TPU电缆护套材料,为高铁安全运行提供了“中国方案”。
团队故事:创新路上的青春接力
这支充满活力的本科生团队由中国地质大学(武汉)教授周克清、向龙斌共同指导。团队成员涉及应急技术与管理、安全工程、市场营销等专业,各司其职、互帮互助、携手共进。 “为了更好的完成实验,我们经常连夜守在实验室。”团队成员回忆道。在指导老师的带领下,这群年轻人放弃了无数个节假日,从文献调研到配方设计,从性能测试到工艺优化,一步步尝试、一步步改进。
技术突破:从实验室到产业化的跨越
团队通过分子结构设计和工艺创新,突破电缆护套材料耐温区域窄、难以承受高电压、生产工艺污染大等技术难题,成功制备宽耐温范围、高击穿电压、绿色化TPU电缆护套材料,同时开创了卟啉基材料在高性能电缆领域应用的先河。
阻燃性能突破
通过卟啉基有机框架衍生物的纳米复合技术,仅添加2%的改性剂就使材料达到UL-94 V-0级阻燃标准。测试数据显示,烟密度透光率高达84%,热释放速率降低44.5%,总烟释放量降低28.1%,远超行业现有水平。
极端环境适应性提升
优化后的材料在-40℃至158℃的温度范围内保持稳定性能,适应冻雨、高温等极端气候。在模拟冻雨环境的测试中,新材料表现出色,解决了传统材料在低温下脆化、高温下变形的问题。
机械性能飞跃
通过界面重构技术,材料的断裂伸长率提升至750%,拉伸强度增强34.5%,击穿电压超过40kV,为高铁提速提供了可靠保障。
绿色环保创新
摒弃传统含卤素、重金属的添加剂,采用生物基改性剂,使产品完全符合绿色环保要求,为轨道交通行业的可持续发展提供了新选择。
育人成效:科研反哺教学的典范
这支团队的成功,体现了学校“科教融合、创新育人”的培养理念。作为团队指导老师,周克清教授表示:“我们不仅要产出科研成果,更要培养具有创新精神和实践能力的人才。”团队获“挑战杯”、“中国国际大学生创新创业大赛”、“安全工程与应急技术创新创业大赛”等赛事国家级、省级奖项若干,申请国家发明专利6项,发表SCI、北大中文核心论文8篇。 “从大一加入团队到现在,我完成了从科研新手到独立主持实验的蜕变。这离不开老师和学姐们的悉心指导。”本科生郑子佳同学感慨道。团队多名成员已在该领域崭露头角,成为行业的新生力量。
未来展望:助力中国高铁走向世界
站在新的起点上,这支年轻的团队将继续秉持创新精神,在轨道交通TPU材料领域深耕细作。目前,该技术已与航天瑞奇电缆有限公司等企业达成合作,且在中车株洲电力机车等公司实际工程应用中效果显著。团队相信,通过持续的技术创新和产业实践,一定能够为推动中国高铁的绿色安全发展作出更大贡献,让更多“中国智造”的技术走向世界舞台。