在宇航和體育器材等行業(yè)中，碳纖維復合材料已經(jīng)得到了廣泛的應用，但是在高鐵行業(yè)中，碳纖維復合材料的應用還趨于保守。一方面是國內對碳纖維原絲的研究起步較晚，可供參考的資料較少，同時(shí)又缺乏碳纖維部件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，導致國內碳纖維發(fā)展情況遠落后于美日等國家；另一方面，中國高鐵平均時(shí)速超過(guò)200km/h，最高時(shí)速達到350km/h以上，超高的速度對車(chē)體結構以及車(chē)廂的材料要求非常嚴格，材料各項物理性能必須符合較高的標準。

         碳纖維復合材料具有重量輕、強度高、耐腐蝕、不同溫差下蠕變小等優(yōu)異性能，在減重方面效果顯著(zhù)，但是要滿(mǎn)足在高鐵上的大規模使用，還需要符合軌道車(chē)輛材料的特殊性能要求。江蘇一家知名的碳纖維復合材料生產(chǎn)企業(yè)——蘇州天正新型保溫材料有限公司在用于航空、汽車(chē)、醫療等碳纖維復合材料的基礎上，研發(fā)出適用于高鐵的新型碳纖維復合材料，這種材料密度僅1.6g/cm^3，強度可達2000MPa以上。相對于鋁合金，可減重40%左右。不僅具有輕質(zhì)高強、隔音降噪、耐腐蝕等優(yōu)異功能，還能阻燃環(huán)保，有助于高鐵擺脫傳統鋼結構車(chē)身，實(shí)現了超輕量化，并且速度加快的同時(shí)也降低了能耗，對于高鐵安全提速意義深遠?？梢哉f(shuō)，近年來(lái)中國高鐵的迅猛發(fā)展，與碳纖維等各類(lèi)高科技纖維材料的運用關(guān)系密切。隨著(zhù)我國軌道交通的迅速崛起，軌道交通車(chē)輛裝備制造技術(shù)也在逐步提升，因此對車(chē)輛安全性、舒適性、節能減排、綠色環(huán)保、運營(yíng)速度和載客能力等方面提出了更高的要求。碳纖維復合材料作為一種新材料，對高鐵意義主要表現在輕量化和安全性?xún)蓚€(gè)方面：

        一、輕量化

        我國軌道交通工具正經(jīng)歷著(zhù)從“金屬時(shí)代”到“碳材時(shí)代”的跨越。由于碳纖維重量輕，密度跟塑料差不多，僅1.78g/cm3，大量使用碳纖維零部件，可以減少傳統鋼結構在高鐵車(chē)身中所占的比重。雖然質(zhì)量輕，但是其強度卻高于金屬材料4-5倍，能夠滿(mǎn)足高鐵車(chē)輛的強度要求。

        車(chē)體作為現代動(dòng)車(chē)組車(chē)的安裝基礎和承載骨架，均采用整體承載的鋼結構或者輕金屬結構，但是并不能實(shí)現在輕量化的前提下滿(mǎn)足強度和剛度要求。采用碳纖維三明治復合材料構件鋁蜂窩夾芯結構更容易實(shí)現輕量化，與傳統鋁合金車(chē)體相比，復合材料車(chē)體外殼總質(zhì)量降低40%，車(chē)體的靜強度、抗疲勞強度、防火安全性等各項性能指標均能滿(mǎn)足設計要求。

        因此碳纖維在高鐵上所占的比重將會(huì )越來(lái)越大，最終實(shí)現高鐵的超輕量化，不僅如此，在磁懸浮列車(chē)和地鐵上，碳纖維復合材料同樣可以發(fā)揮作用。而高鐵整體的超輕量化，有利于減少行駛時(shí)所受到的阻力，直接降低能耗，減少二氧化碳的排放，最終實(shí)現速度的提升。

        二、安全性

        碳纖維復合材料存在著(zhù)不同的相與界面，這些不同的相與界面能夠有效阻止和改變裂紋擴展方向；碳纖維復合材料基體中擁有大量獨立的纖維每平方厘米的纖維少則幾千根多至上萬(wàn)根。從力學(xué)角度而言，碳纖維復合材料屬于典型的靜不定體系。當構件超載并有少量纖維斷裂時(shí)載荷會(huì )迅速重新分配在未破壞的纖維上，這樣在短期內不會(huì )導致整個(gè)構件喪失承載能力，因此碳纖維復合材料具有較高的疲勞強度極限。

        采用碳纖維泡沫夾芯材質(zhì)制成的車(chē)頭罩抗沖擊性能和力學(xué)性能突出，能耐住1kg鋁彈的660km/h高速撞擊和350kN的靜載荷；用碳纖維制成的剎車(chē)片，可接受更多的制動(dòng)摩擦熱沖擊，制動(dòng)噪音低，耐磨性好，磨損率低于鋼纖維剎車(chē)片，耐腐蝕性強，延長(cháng)了剎車(chē)片的壽命。

        使用碳纖維制成的方向盤(pán)，機械強度和抗沖擊性相比普通材料分別提高35%和20%以上；對于包括車(chē)廂裝飾板、廁所、盟洗室、座椅、水箱、車(chē)前頭蓋板、雙層客車(chē)兩端車(chē)頂板等部位都疊合了一層阻燃性的碳纖維增強材料。除了阻燃性能之外，還能增強廁所、盟洗室、座椅及水箱的衛生性能和耐腐蝕性。

        綜上所述，碳纖維復合材料不僅能夠實(shí)現輕量化，并且保持碳纖維制品的高強度、阻燃性等特點(diǎn)。