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中国地质大学（武汉）突破TPU材料关键技术推动电缆升级换代

文章来源：中国石油和化工网更新时间：2025-08-25 10:14:43

“十四五”现代综合交通运输体系发展规划明确指出：交通运输是现代化经济体系的重要组成部分，是构建新发展格局的重要支撑和服务人民美好生活、促进共同富裕的坚实保障。众所周知，高铁是我国装备制造的一张亮丽名片，高铁动车体现了中国装备制造业水平。

当前，铁路运行实现全新提速，接触网供电要求不断升级。而常规电缆护套适用温度仅为-15℃-70℃、承受25kV左右电压，且常规电缆护套含有的卤素将对环境造成多维度破坏，严重制约着“八纵八横”高铁网络的提速计划。在这一时代命题下，中国地质大学（武汉）一支科研创新团队，成功研发出天然生物基卟啉基有机框架衍生物改性TPU电缆护套材料，为高铁安全运行提供了“中国方案”。

团队故事：创新路上的青春接力

这支充满活力的本科生团队由中国地质大学（武汉）教授周克清、向龙斌共同指导。团队成员涉及应急技术与管理、安全工程、市场营销等专业，各司其职、互帮互助、携手共进。 “为了更好的完成实验，我们经常连夜守在实验室。”团队成员回忆道。在指导老师的带领下，这群年轻人放弃了无数个节假日，从文献调研到配方设计，从性能测试到工艺优化，一步步尝试、一步步改进。

技术突破：从实验室到产业化的跨越

团队通过分子结构设计和工艺创新，突破电缆护套材料耐温区域窄、难以承受高电压、生产工艺污染大等技术难题，成功制备宽耐温范围、高击穿电压、绿色化TPU电缆护套材料，同时开创了卟啉基材料在高性能电缆领域应用的先河。

阻燃性能突破

通过卟啉基有机框架衍生物的纳米复合技术，仅添加2%的改性剂就使材料达到UL-94 V-0级阻燃标准。测试数据显示，烟密度透光率高达84%，热释放速率降低44.5%，总烟释放量降低28.1％，远超行业现有水平。

极端环境适应性提升

优化后的材料在-40℃至158℃的温度范围内保持稳定性能，适应冻雨、高温等极端气候。在模拟冻雨环境的测试中，新材料表现出色，解决了传统材料在低温下脆化、高温下变形的问题。

机械性能飞跃

通过界面重构技术，材料的断裂伸长率提升至750%，拉伸强度增强34.5%，击穿电压超过40kV，为高铁提速提供了可靠保障。

绿色环保创新

摒弃传统含卤素、重金属的添加剂，采用生物基改性剂，使产品完全符合绿色环保要求，为轨道交通行业的可持续发展提供了新选择。

育人成效：科研反哺教学的典范

这支团队的成功，体现了学校“科教融合、创新育人”的培养理念。作为团队指导老师，周克清教授表示：“我们不仅要产出科研成果，更要培养具有创新精神和实践能力的人才。”团队获“挑战杯”、“中国国际大学生创新创业大赛”、“安全工程与应急技术创新创业大赛”等赛事国家级、省级奖项若干，申请国家发明专利6项，发表SCI、北大中文核心论文8篇。 “从大一加入团队到现在，我完成了从科研新手到独立主持实验的蜕变。这离不开老师和学姐们的悉心指导。”本科生郑子佳同学感慨道。团队多名成员已在该领域崭露头角，成为行业的新生力量。

未来展望：助力中国高铁走向世界

站在新的起点上，这支年轻的团队将继续秉持创新精神，在轨道交通TPU材料领域深耕细作。目前，该技术已与航天瑞奇电缆有限公司等企业达成合作，且在中车株洲电力机车等公司实际工程应用中效果显著。团队相信，通过持续的技术创新和产业实践，一定能够为推动中国高铁的绿色安全发展作出更大贡献，让更多“中国智造”的技术走向世界舞台。

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