予想外だ！ 500℃の直火でも燃えない紙が、実は高速鉄道の「心臓部」の断熱材？

牽引駆動システムは高速鉄道の重要な構成要素であり、機械エネルギーと電気エネルギーの変換の鍵となります。高速鉄道の高速走行を可能にする主電動機は、高速鉄道の「心臓部」ともいえるものです。製造の鍵となるのは、高い電気強度、耐熱性、難燃性を備えた絶縁材料であるアラミド紙です。

一枚の紙と高速鉄道とに何の関係があるのでしょうか?紙は可燃物ではないのですか？

アラミド紙は普通の紙ではありません。なぜ「硬い」のか、その主原料であるアラミド繊維が理由です。同等の品質を前提とした場合、アラミド繊維の強度は鋼鉄の約5倍です。

アラミド絶縁紙

画像出典：株洲時報新材料科技有限公司公式サイト

01 ロケットの材料にもなると言われているアラミド繊維とは一体何でしょうか？

アラミド繊維の正式名称は「芳香族ポリアミド繊維」です。 1960年代にアメリカのデュポン社が初めてアラミド繊維を開発し、アラミド繊維の工業化に成功しました。

パラアラミド繊維から開発された一連の「紙」は、比重が軽く、比強度と比剛性が高く、耐衝撃性があり、遮音性、断熱性、難燃性に優れ、高温安定性と電磁波透過性能に優れているという特徴を持つハニカムサンドイッチ複合材料の製造に使用できます。国家の主要プロジェクトに緊急に必要な戦略物資です。

高級アラミド素材は長い間、外国企業によって独占されてきました。私の国は長い間他国に支配されており、そのために毎年莫大な「費用」を支払わなければなりません。我が国は、競争と発展における主導権を真に握るために、20世紀後半から21世紀初頭にかけてアラミド紙の研究を始めました。

アラミドハニカム紙

画像出典：株洲時報新材料科技有限公司公式サイト

02 無形文化遺産の技術がハイテク素材に「中国製」の証を与える

無形文化遺産はこの最先端技術とどのように関係しているのでしょうか?アラミド繊維をアラミド紙に変えるプロセスに、蔡倫の古代製紙技術である湿式複写法が使われていることは、ほとんど知られていません。

西暦105年、東漢の蔡倫は製紙工程を改良し、高品質で安価な紙を生産しました。それ以来、人類の文明は大きく前進し、製紙は我が国の四大発明の一つとなりました。

国内のアラミド材料の研究、開発、生産において、科学研究者は「叩く」や「模倣する」などの伝統的な技術を革新・開発し、単一の材料開発、絶縁システム設計から試作品の生産検証まで一連の作業を実施しました。自主アラミド紙は、最終的に輸入材料と同等の技術レベルで総合的な応用性能を達成しました。

2019年、株洲時代華県材料科技有限公司が開発・製造したアラミド紙の第一バッチが正式に生産に入り、油圧ヘッドボックス成形技術と高温圧延技術を突破し、高速鉄道、航空宇宙などの主要分野での自主アラミド紙の工学応用と国内代替を実現し、わが国の新材料ボトルネック領域における革新と突破を促進しました。現在、CRRCのアラミド紙は、電車、機関車、地下鉄の牽引モーターなどに大量に使用されています。

高速鉄道用牽引モーター。画像出典: CCTVビデオ

少し前には、関係する科学研究者らもCCTV番組「中国の無形文化遺産」で、鉄道輸送牽引動力設備における独立アラミド紙の応用を体系的に紹介した。

現地での実験では、アラミド紙で作られたハニカムは 500°C の高温に耐えられるだけでなく、ハニカム形状の強度が高いため、大型トラックにひかれるテストにも耐えられることがわかっています。 20トントラックが乗り上げても被害はありませんでした。

ホストは普通の紙とアラミド紙を同時に点火したところ、アラミド紙は火から離れるとすぐに消えてしまうことを発見しました。

GIFソース: CCTVビデオ

現在、科学研究者の努力により、高性能アラミド絶縁紙とアラミドハニカム紙の国内独自の研究開発が実現し、この薄い「紙」が鉄道輸送、航空宇宙、新エネルギーなどのハイテク分野で広く使用されるようになりました。無形文化遺産と現代性の融合により、私たちは古代の知恵から誇りと自信を得ることができました。

優れた中国の科学研究者に敬意を表します!

総合情報源：CCTVビデオ、科技日報、湖南日報など。