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大家风范丨青年科学家颜渊巍：高铁火安全高分子材料的先行者

时间：2023-06-01 12:38:36 来源：株洲新闻网

【编者按】

在“制造名城”株洲，有这样一批青年科学家群体，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，他们踔厉奋发、笃行不怠，用汗水和智慧浇灌科技攻坚之路，用激情和热血书写了青春之歌，像一汪江河，热情地奔涌着。

(资料图片)

市委宣传部策划推出《大家风范株洲人物》之青年科学家系列报道，选取他们中的一些代表，讲述他们的精彩故事，展示他们勇攀高峰、刻苦钻研的精神。

历史的画卷，在砥砺前行中铺展；时代的华章，在接续奋斗中书写。"制造名城"期待更多的青年科学家！

人物名片：

颜渊巍，博士，正高级工程师，博士生导师，湖湘青年英才（荷尖人才），中车科技英才，湖南省科技创新团队核心成员，中国化工学会橡胶专委会委员，国家科技部、中国复材工业协会、湖南省科技厅在库专家。现任中车时代新材研究院有机硅材料研究室主任，致力于火安全高分子材料技术攻关及产业孵化，主持国家重点研发计划课题等国家、省部级项目8项，发表国家发明专利30余项，授权12项，相关成果获湖南省科技进步一等奖、中车科技进步奖等奖励。

株洲日报全媒体记者/旷昆红

有机高分子材料作为三大基础材料之一，具有轻量化、耐化学腐蚀、易加工成型等优点，在国民经济国防工业诸多领域应用广泛。尤其是近年来国内飞速发展的轨道交通领域，有机高分子材料在高铁的关键部件中得到了广泛应用。

然而，多数有机高分子材料易燃物质，燃烧时不仅热释放速率大，火焰传播速度快，还伴随着浓烟和有毒气体的产生，对高铁列车内的人员安全造成极大威胁。

如何让高铁列车里的高分子材料更具火安全性？2014年博士毕业后，颜渊巍加入中车时代新材研究院以来，致力于轨道交通领域火安全高分子材料的技术攻关，9年里，研发的一项项黑科技材料，填补了国内技术空白，推动中国高铁用火安全高分子材料技术跻身世界前列。

颜渊巍（左）和同事探讨技术。受访者供图

“人间理想”材料之前被国外垄断

对大多数人而言，有机硅是一个很陌生的名字，但它已在不知不觉中贯穿了人们生活的方方面面，从穿的衣服、到吃的美食、住的房屋，再到走过的路、跨过的桥……

一方面，有机硅拥有阻燃性、环保性、舒适性、耐用性等优异性能，但它的另一面是质软，不易成形，发泡过程不可控。

在保持有机硅阻燃性、环保型、舒适性等优质性能的前提下，“逆性”而上，让其拥有能完美成型的新性能，这种新材料叫有机硅泡沫材料。

该材料具备无机与有机的特性，性能“更上一层楼’，具有低热释放、低烟、低毒的阻燃优点，总挥发性达到食品级别要求，加上其无机属性，抗压缩永久变形仅为1%，该材料制成的物品能完美适应极端高温和低温的长期使用。

颜渊巍说：“常规材料疲劳试验为8万次，有机硅泡沫材料可达100万次。”可以说，有机硅泡沫材料制成的座椅坐芯，不仅安全性能很高，还坐感舒适，简直就是轨道交通车辆座椅界的“人间理想”。

但很长一段时间，该材料被欧美公司垄断，并且欧洲出于重塑欧洲轨道交通领先全球形象、形成新的竞争优势等因素考虑，出台了史上最严苛的火安全标准，其中对高分子材料的阻燃、烟毒性等火安全性能提出了极高指标，对结构部件提出了明确的结构防火要求，力促该标准成为国际强制标准。

从某种意义上说，如果国内火安全高分子材料技术跟不上欧洲“新标准”，我国的高铁出口将受到限制。因此，轨道交通领域火安全新材料的研发，显得迫切且必要。

300多次试验，填补国内空白

2020年12月27日，京雄城际铁路上的复兴号御风驰骋。复兴号为我国自主研发车型，几乎集聚了国内轨道交通领域主机和零部件的最新科研成果。在铁路通车的一年前，颜渊巍接到研发任务，为京雄城际铁路上的复兴号列车，开发有机硅泡沫材料坐芯。

时间紧，任务重，但颜渊巍带领研发团队坚信自己能在规定时间内完成任务。这份自信，来自于他长期在火安全先进高分子材料技术的不懈探索。

当时，将有机硅泡沫材料的密度做到160千克/立方米已经是当时国内技术的极限，这个项目需要将材料密度降到100千克/立方米以内。这是个巨大的技术挑战。

团队成员夜以继日，“死磕”到底，最终实现了技术上的创新，经过300多次的试验，把密度一次次的下降，最终达到理想的最低密度范围。

技术突破后，做成成品，又是摆在颜渊巍团队面的一道难题，因为有机硅泡沫材料的生产设备，国内也是空白的。有机硅泡沫材料的制造工艺路线和传统泡沫材料完全不一样，在没有任何可借鉴的资料前提下，大家集思广益，经过大量的讨论和设计后，他们自主设计搭建了一个半自动化的制造平台，终于实现了有机硅泡沫座椅垫的小批量生产，为京雄城际铁路上复兴号列车的坐芯，供给了具有优秀火安全性能的有机硅泡沫材料。

目前，颜渊巍带领团队还在继续深耕有机硅泡沫材料，一方面继续完善产品的参数，一方面为大规模产业化布局，“在保持参数不变的情况下，还要继续降低成本，让这个新型材料变得物美价廉，并希望能够把这个产品推广到航空航天、船舶甚至我们的家居领域。”

火安全高分子材料未来潜力十足

颜渊巍介绍，金属是传统概念上的阻燃材料，虽然钢材不会燃烧，但钢材遇到高温会发生变形，导致结构坍塌，例如铝合金熔点仅600多度，在温度超过600度时就会熔化掉，挡不住火势的蔓延，同时金属非常容易导热，当遇到高温时温度会迅速传递，引燃其他易燃物质。因此从火安全的角度来说，金属并不是一种火安全性好的材料，因为火安全考虑的不仅阻燃，还有高温下结构完整性、隔热性等。

颜渊巍研究的火安全高分子材料虽然在阻燃上不如金属，但其整体火安全性要大大优于金属，例如他正在研究的耐高温有机硅泡沫，能够在1300℃的火焰下保持30分钟以上不被烧穿，研究的连续纤维增强酚醛材料能够大幅提升轨道车辆地板等结构部件的耐火时间并隔绝热量传递。

“未来，火安全高分子材料潜力十足。”颜渊巍介绍，随着时代的前行，无论是轨道交通，还是航空、船舶以及汽车都在对减振、降噪、绝缘、保温、美观、轻量化等性能产生着更高的需求，而高分子材料以其在这些方面无可比拟的优势成为首选的方案。尽可能补短板，提升高分子材料及其制品的阻燃性能，扬长处，发挥高分子材料在结构防火方面的优势，是颜渊巍今后努力的方向。

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