大家風范丨青年科學家顏淵巍：高鐵火安全高分子材料的先行者|全球新視野

【編者按】

在“制造名城”株洲，有這樣一批青年科學家群體，面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，他們踔厲奮發、篤行不怠，用汗水和智慧澆灌科技攻堅之路，用激情和熱血書寫了青春之歌，像一汪江河，熱情地奔涌著。

市委宣傳部策劃推出《大家風范株洲人物》之青年科學家系列報道，選取他們中的一些代表，講述他們的精彩故事，展示他們勇攀高峰、刻苦鉆研的精神。

(資料圖片)

歷史的畫卷，在砥礪前行中鋪展；時代的華章，在接續奮斗中書寫。"制造名城"期待更多的青年科學家！

人物名片：

顏淵巍，博士，正高級工程師，博士生導師，湖湘青年英才（荷尖人才），中車科技英才，湖南省科技創新團隊核心成員，中國化工學會橡膠專委會委員，國家科技部、中國復材工業協會、湖南省科技廳在庫專家。現任中車時代新材研究院有機硅材料研究室主任，致力于火安全高分子材料技術攻關及產業孵化，主持國家重點研發計劃課題等國家、省部級項目8項，發表國家發明專利30余項，授權12項，相關成果獲湖南省科技進步一等獎、中車科技進步獎等獎勵。

株洲日報全媒體記者/曠昆紅

有機高分子材料作為三大基礎材料之一，具有輕量化、耐化學腐蝕、易加工成型等優點，在國民經濟國防工業諸多領域應用廣泛。尤其是近年來國內飛速發展的軌道交通領域，有機高分子材料在高鐵的關鍵部件中得到了廣泛應用。

然而，多數有機高分子材料易燃物質，燃燒時不僅熱釋放速率大，火焰傳播速度快，還伴隨著濃煙和有毒氣體的產生，對高鐵列車內的人員安全造成極大威脅。

如何讓高鐵列車里的高分子材料更具火安全性？2014年博士畢業后，顏淵巍加入中車時代新材研究院以來，致力于軌道交通領域火安全高分子材料的技術攻關，9年里，研發的一項項黑科技材料，填補了國內技術空白，推動中國高鐵用火安全高分子材料技術躋身世界前列。

顏淵巍（左）和同事探討技術。受訪者供圖

“人間理想”材料之前被國外壟斷

對大多數人而言，有機硅是一個很陌生的名字，但它已在不知不覺中貫穿了人們生活的方方面面，從穿的衣服、到吃的美食、住的房屋，再到走過的路、跨過的橋……

一方面，有機硅擁有阻燃性、環保性、舒適性、耐用性等優異性能，但它的另一面是質軟，不易成形，發泡過程不可控。

在保持有機硅阻燃性、環保型、舒適性等優質性能的前提下，“逆性”而上，讓其擁有能完美成型的新性能，這種新材料叫有機硅泡沫材料。

該材料具備無機與有機的特性，性能“更上一層樓’，具有低熱釋放、低煙、低毒的阻燃優點，總揮發性達到食品級別要求，加上其無機屬性，抗壓縮永久變形僅為1%，該材料制成的物品能完美適應極端高溫和低溫的長期使用。

顏淵巍說：“常規材料疲勞試驗為8萬次，有機硅泡沫材料可達100萬次。”可以說，有機硅泡沫材料制成的座椅坐芯，不僅安全性能很高，還坐感舒適，簡直就是軌道交通車輛座椅界的“人間理想”。

但很長一段時間，該材料被歐美公司壟斷，并且歐洲出于重塑歐洲軌道交通領先全球形象、形成新的競爭優勢等因素考慮，出臺了史上最嚴苛的火安全標準，其中對高分子材料的阻燃、煙毒性等火安全性能提出了極高指標，對結構部件提出了明確的結構防火要求，力促該標準成為國際強制標準。

從某種意義上說，如果國內火安全高分子材料技術跟不上歐洲“新標準”，我國的高鐵出口將受到限制。因此，軌道交通領域火安全新材料的研發，顯得迫切且必要。

300多次試驗，填補國內空白

2020年12月27日，京雄城際鐵路上的復興號御風馳騁。復興號為我國自主研發車型，幾乎集聚了國內軌道交通領域主機和零部件的最新科研成果。在鐵路通車的一年前，顏淵巍接到研發任務，為京雄城際鐵路上的復興號列車，開發有機硅泡沫材料坐芯。

時間緊，任務重，但顏淵巍帶領研發團隊堅信自己能在規定時間內完成任務。這份自信，來自于他長期在火安全先進高分子材料技術的不懈探索。

當時，將有機硅泡沫材料的密度做到160千克/立方米已經是當時國內技術的極限，這個項目需要將材料密度降到100千克/立方米以內。這是個巨大的技術挑戰。

團隊成員夜以繼日，“死磕”到底，最終實現了技術上的創新，經過300多次的試驗，把密度一次次的下降，最終達到理想的最低密度范圍。

技術突破后，做成成品，又是擺在顏淵巍團隊面的一道難題，因為有機硅泡沫材料的生產設備，國內也是空白的。有機硅泡沫材料的制造工藝路線和傳統泡沫材料完全不一樣，在沒有任何可借鑒的資料前提下，大家集思廣益，經過大量的討論和設計后，他們自主設計搭建了一個半自動化的制造平臺，終于實現了有機硅泡沫座椅墊的小批量生產，為京雄城際鐵路上復興號列車的坐芯，供給了具有優秀火安全性能的有機硅泡沫材料。

目前，顏淵巍帶領團隊還在繼續深耕有機硅泡沫材料，一方面繼續完善產品的參數，一方面為大規模產業化布局，“在保持參數不變的情況下，還要繼續降低成本，讓這個新型材料變得物美價廉，并希望能夠把這個產品推廣到航空航天、船舶甚至我們的家居領域。”

火安全高分子材料未來潛力十足

顏淵巍介紹，金屬是傳統概念上的阻燃材料，雖然鋼材不會燃燒，但鋼材遇到高溫會發生變形，導致結構坍塌，例如鋁合金熔點僅600多度，在溫度超過600度時就會熔化掉，擋不住火勢的蔓延，同時金屬非常容易導熱，當遇到高溫時溫度會迅速傳遞，引燃其他易燃物質。因此從火安全的角度來說，金屬并不是一種火安全性好的材料，因為火安全考慮的不僅阻燃，還有高溫下結構完整性、隔熱性等。

顏淵巍研究的火安全高分子材料雖然在阻燃上不如金屬，但其整體火安全性要大大優于金屬，例如他正在研究的耐高溫有機硅泡沫，能夠在1300℃的火焰下保持30分鐘以上不被燒穿，研究的連續纖維增強酚醛材料能夠大幅提升軌道車輛地板等結構部件的耐火時間并隔絕熱量傳遞。

“未來，火安全高分子材料潛力十足。”顏淵巍介紹，隨著時代的前行，無論是軌道交通，還是航空、船舶以及汽車都在對減振、降噪、絕緣、保溫、美觀、輕量化等性能產生著更高的需求，而高分子材料以其在這些方面無可比擬的優勢成為首選的方案。盡可能補短板，提升高分子材料及其制品的阻燃性能，揚長處，發揮高分子材料在結構防火方面的優勢，是顏淵巍今后努力的方向。

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