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中國地質大學（武漢）突破TPU材料關鍵技術推動電纜升級換代

文章來源：中國石油和化工網更新時間：2025-08-25 10:14:43

“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃明確指出：交通運輸是現(xiàn)代化經濟體系的重要組成部分，是構建新發(fā)展格局的重要支撐和服務人民美好生活、促進共同富裕的堅實保障。眾所周知，高鐵是我國裝備制造的一張亮麗名片，高鐵動車體現(xiàn)了中國裝備制造業(yè)水平。

當前，鐵路運行實現(xiàn)全新提速，接觸網供電要求不斷升級。而常規(guī)電纜護套適用溫度僅為-15℃-70℃、承受25kV左右電壓，且常規(guī)電纜護套含有的鹵素將對環(huán)境造成多維度破壞，嚴重制約著“八縱八橫”高鐵網絡的提速計劃。在這一時代命題下，中國地質大學（武漢）一支科研創(chuàng)新團隊，成功研發(fā)出天然生物基卟啉基有機框架衍生物改性TPU電纜護套材料，為高鐵安全運行提供了“中國方案”。

團隊故事：創(chuàng)新路上的青春接力

這支充滿活力的本科生團隊由中國地質大學（武漢）教授周克清、向龍斌共同指導。團隊成員涉及應急技術與管理、安全工程、市場營銷等專業(yè)，各司其職、互幫互助、攜手共進。 “為了更好的完成實驗，我們經常連夜守在實驗室。”團隊成員回憶道。在指導老師的帶領下，這群年輕人放棄了無數(shù)個節(jié)假日，從文獻調研到配方設計，從性能測試到工藝優(yōu)化，一步步嘗試、一步步改進。

技術突破：從實驗室到產業(yè)化的跨越

團隊通過分子結構設計和工藝創(chuàng)新，突破電纜護套材料耐溫區(qū)域窄、難以承受高電壓、生產工藝污染大等技術難題，成功制備寬耐溫范圍、高擊穿電壓、綠色化TPU電纜護套材料，同時開創(chuàng)了卟啉基材料在高性能電纜領域應用的先河。

阻燃性能突破

通過卟啉基有機框架衍生物的納米復合技術，僅添加2%的改性劑就使材料達到UL-94 V-0級阻燃標準。測試數(shù)據顯示，煙密度透光率高達84%，熱釋放速率降低44.5%，總煙釋放量降低28.1％，遠超行業(yè)現(xiàn)有水平。

極端環(huán)境適應性提升

優(yōu)化后的材料在-40℃至158℃的溫度范圍內保持穩(wěn)定性能，適應凍雨、高溫等極端氣候。在模擬凍雨環(huán)境的測試中，新材料表現(xiàn)出色，解決了傳統(tǒng)材料在低溫下脆化、高溫下變形的問題。

機械性能飛躍

通過界面重構技術，材料的斷裂伸長率提升至750%，拉伸強度增強34.5%，擊穿電壓超過40kV，為高鐵提速提供了可靠保障。

綠色環(huán)保創(chuàng)新

摒棄傳統(tǒng)含鹵素、重金屬的添加劑，采用生物基改性劑，使產品完全符合綠色環(huán)保要求，為軌道交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新選擇。

育人成效：科研反哺教學的典范

這支團隊的成功，體現(xiàn)了學校“科教融合、創(chuàng)新育人”的培養(yǎng)理念。作為團隊指導老師，周克清教授表示：“我們不僅要產出科研成果，更要培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才。”團隊獲“挑戰(zhàn)杯”、“中國國際大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”、“安全工程與應急技術創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等賽事國家級、省級獎項若干，申請國家發(fā)明專利6項，發(fā)表SCI、北大中文核心論文8篇。 “從大一加入團隊到現(xiàn)在，我完成了從科研新手到獨立主持實驗的蛻變。這離不開老師和學姐們的悉心指導。”本科生鄭子佳同學感慨道。團隊多名成員已在該領域嶄露頭角，成為行業(yè)的新生力量。

未來展望：助力中國高鐵走向世界

站在新的起點上，這支年輕的團隊將繼續(xù)秉持創(chuàng)新精神，在軌道交通TPU材料領域深耕細作。目前，該技術已與航天瑞奇電纜有限公司等企業(yè)達成合作，且在中車株洲電力機車等公司實際工程應用中效果顯著。團隊相信，通過持續(xù)的技術創(chuàng)新和產業(yè)實踐，一定能夠為推動中國高鐵的綠色安全發(fā)展作出更大貢獻，讓更多“中國智造”的技術走向世界舞臺。

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