分子複合材料

熱致性高分子液晶（如聚芳酯類熱致液晶）是加熱熔融時能顯示液晶性質的材料，分子內有分子複合性質。由於是分子水平的複合，所以不存在成型常規復合材料時磨損模口、模具的現象 ^[1]  。

複合材料一般由基體材料和增強材料兩大組分構成，各組分材料之間具有明顯的界面，宏觀上呈現出“各向異性”的特徵。複合材料按其基體材料的性質可分為金屬基複合材料、無機非金屬基複合材料和有機 (樹脂基)基複合材料三大類。高分子複合材料的基本性能主要由其基體材料決定，而機械性能則主要取決於增強纖維的性質、用量及鋪設方式。而合理的成型工藝則能使基體材料與增強材料各自的優良性能在複合材料中充分表現出來。 

常規材料由於有固定的物質成份，因此就有相對固定的性能，而熱固性複合材料沒有特定的物質成份，所以也就沒有固定的性能。實際應用中往往根據使用對象對材料性能和形狀的要求來選擇其基體材料、增強材料和成型工藝。也就是説，複合材料的性能是可設計的。 

由於複合材料的性能可設計，使其應用範圍很廣，例如，可以根據使用環境條件的要求設計出防腐、保温、透光等材料，也可根據使用功能要求設計出輕質、高強、絕緣、導電、透波、吸波及耐磨等材料，以及可對外界環境變化做出反應的“機敏”複合材料。 

熱固性複合材料的成型工藝與鋼材和木材等傳統材料不同。利用熱固性複合材料的樹脂改性技術和加工工藝，即可設計出耐高温性能、防火性能優異的複合材料與滿足結構性能的構件 ^[1]  。

地鐵隧道特殊的環境和特殊的工況對材料性能要求比較高，歸納起來主要有以下幾個方面:材料耐腐蝕性能、良好的防火性能、滿足消防要求;具有足夠的機械強度和絕緣強度; 具輕質高強、較易加工或組合成型，以滿足不同地段所製造的所需的規格與尺寸;具有較長的使用壽命，減少更換次數，才能保證地鐵的安全運營。 

通過研究樹脂基體的改性、玻璃纖維增強材料的敷設方式，以及依靠製作工藝的改進來提高熱固性複合材料的性能，使其性能和造價均能滿足地鐵工程的要求。 

(1)通過調整樹脂的分子結構及材料組成獲得具有較好防火性能及耐熱性能的複合材料。 

(2)合理設計增強纖維的用量及鋪設形式，獲得理想的力學性能並降低生產成本。     

(3)改善成型工藝，獲得理想的製品並提高生產效率。 

經多次試驗與配製，課題組所研製的熱固性複合材料具有良好的防火性能、機械性能及耐高温等性能可稱為高性能的熱固性複合材料。所研製的材料構件不僅具有輕質高強的特點，並且是優良的電氣絕緣材料，尤其在濕態環境下仍保留較高的絕緣強度，因此具有很強的抗電化腐蝕的性能，完全能夠滿足地鐵的工作環境要求。 

高温下的力學性能的各類檢測表明:所研製的材料與構件仍保持有良好的力學性能 ^[2]  。 

從地鐵工程需要出發，採用所研發的高性能熱固性複合材料分別製造了各類電纜支架、疏散平台、DC1500V供電軌支座及防護裝置等構件。特別是電纜支架與疏散平台一體化構件，有利於減少隧道的作業工序、減少各類支架平台安裝對隧道結構的損傷，也有利於今後運營對電纜的維護與檢修。 

由於熱固性複合材料的結構形狀可設計性強，可按各類工法施工所構築的隧道形態製造各種類型的電纜支架。例如，適用於明挖區間隧道直形牆體的支架、圓型及馬蹄形隧道牆體安裝的弧形支架，適用於電纜數量有一定變化的區段安裝的多層支架等。

供電軌的支座與防護裝置需在高電壓條件下工作，材料的絕緣強度是必須保證的指標，供電方式尚需延伸到地下線路，因此其防火性能也類同於電纜支架。此外，為保證列車的受電靴與供電軌之間具有良好的動態接觸關係， 還需具備機械強度和抗衝擊能力。 

高分子複合材料在地鐵工程中的應用，不僅能夠填補國內材料應用領域的空白，而且還能有效地解決長期困擾地鐵界的一些技術難題、降低地鐵工程的全壽命週期成本，同時為地鐵領域的技術進步提供了必備的條件。面對我國地鐵工業發展的良好勢頭，以及複合材料在地鐵上應用不斷增加的良好契機，複合材料企業應抓住機遇，迎接挑戰，依靠在複合材料產品、技術、工藝和應用上的不斷創新，加強與各相關科研、設計單位（部門）等的多方合作，來提升企業的核心競爭力，爭取更多的複合材料產品在地鐵上得到使用。我們相信，隨着材料科學的進一步發展和應用空間的拓展，地鐵工程材料應用技術將面臨一場革命性的進步 ^[3]  。