作为我国自主创新的一个成功范例，中国高铁完成了从“追赶”到“领跑”的跨越，当前，中国已建成世界上规模最大的高速铁路网，回顾中国高铁发展，中国标准动车组——复兴号研制成功，是一座重要里程碑。“复兴号”动车组是中国自主研发的高速动车组，技术水平世界领先。

“复兴号”不仅要跑得快，更要停得住、停得稳。在高速行驶条件下，动车组的制动系统承受着极大的压力，尤其是闸片（也称制动片）的性能直接影响着动车的运行安全和效率。闸片是高速列车制动系统的核心关键零部件，是列车运行的最后一道安全保障。

长期以来，我国制动闸片依赖从德国、日本等国家进口。但是，这其中不仅存在着标准不统一、供货价格贵、运营成本高等问题，进口闸片也无法满足我国地域广阔、环境复杂多变的运行要求，出现了“水土不服”的问题。“复兴号”要实现完全自主化，解决闸片问题迫在眉睫。

2021年1月7日，中国新型时速350公里复兴号高寒动车组问世，将使我国高铁在严寒地区冬天时可不再减速运行。该动车组所采用的耐寒性刹车闸片由北京科技大学高精尖创新中心曲选辉教授和章林教授团队与北京天宜上佳高新材料股份有限公司联合研制。

在技术专利方面，制动闸片既要具备稳定的摩擦系数，更要具有优秀的耐热属性，保证在长时间300～400℃与瞬时900～1000℃的环境下摩擦能力不出现明显衰减；同时还要具备足够的机械强度，在极端环境下不会出现变形、断裂、脱落等损坏，在制动过程中及停车后，闸片材料不会出现移位，不能使制动盘产生裂纹，并且是能缓解冲击的特殊结构……其中，摩擦块作为制动闸片最重要的组成零件，也是决定闸片制动性能最为核心的部件，需要运用到粉末冶金的创新技术，将特定的材料经过压制成型、高温加压烧结等环节进行制作。另外还要兼顾不同速度的运行需求，对制动闸片的详细参数提出了更多差异化要求。

立足国家重大需求，独立自主致力创新

曲选辉教授始终坚持科学研究要面向国家重大需求，服务“国之大者”。闸片是高速列车制动系统的核心部件。以前，我国高速列车闸片完全依赖进口，不仅价格高、供货周期长，且存在磨耗大、环境适应性差等问题，严重影响我国高速列车运营安全及高铁产业的自主发展。

曲选辉团队承担了“复兴号”动车组闸片材料的研发任务。他提出了发挥粉末冶金工艺特色，研发新型复合摩擦材料的新思路。发明了一系列具有完全自主知识产权、可适应不同应用环境的新型闸片，实现了“复兴号”动车组制动闸片技术的自主可控。

高寒闸片用于哈大线动车组，解决了制动盘异常磨耗难题，为实现高寒地区冬季不减速运行提供了安全保障。开发的静音型闸片，成功应用于京张高铁“奥运版”智慧动车组，助力了北京冬奥会。闸片随首列出口动车组，应用于印度尼西亚雅万高铁，为推动“一带一路”建设贡献了力量。“复兴号”350Km/h级动车组闸片获世界粉末冶金大会（WorldPM’2018）“杰出创新产品”奖。中国有色金属工业协会组织了包括7名院士在内的专家组对该成果进行了评价：“项目技术新颖，创新性显著”，“达到国际领先水平”。相关技术成果先后获得2021年度中国有色金属工业科学技术奖（发明）一等奖和2022年度教育部科技进步一等奖。

研制出的不同车型使用的闸片

找准突破口  建立闸片研制新思路

高速列车闸片在制动过程中会产生高温、高压以及高摩擦力，在这样的极端条件下，极易产生摩擦系数衰退、摩擦系数波动增大和磨耗量异常升高等问题，导致摩擦材料失效。因此，如何更好调控材料的摩擦磨损性能、耐热冲击性能以及与制动盘的匹配性能是研制高速列车闸片必须要弄清楚的问题。

项目团队长期从事材料领域基础研究，针对高速列车闸片失效机理，创新性将粉末冶金工艺与闸片研制相结合，提出了以粉末冶金实现多组分复合协同作用效应的新思想，开启了新型粉末冶金复合摩擦材料研究的新路。团队基于材料基因工程理念，对材料的物理性质、化学性质以及热稳定性等进行深入研究，设计了具有复合结构的多组元铜合金粉末冶金摩擦材料，突破了摩擦系数高稳定化、抗热衰退设计和低磨耗控制等难题，为实现产业化应用奠定了理论基础，储备了技术手段。

瞄准应用端  实现闸片完全自主化

创新成果要服务国家重大战略需求、服务经济社会发展。为让相关成果走出象 牙塔、走上生产线，项目团队瞄准成果应用最后一公里存在的技术难点、堵点开展了系统研究，在高铁制动系统核心材料和部件设计以及工业化制备技术方面，建立了具有完全自主知识产权的高铁闸片新理论、新工艺，实现了新型材料摩擦磨损、力学和热学性能的协同调控，攻克了摩擦系数不稳定、热衰退和严寒冰雪金属镶嵌异常磨损等难题，成功突破了产业化桎梏，实现了量产应用。

当前，该项目研发的产品已应用于我国“复兴号”动车组所有车型以及“和谐号”动车组CRH1、CRH380、CRH5等改进型车型，彻底打破了进口产品长期垄断局面；“高寒闸片”成功用于我国东北地区高寒动车组，克服了进口闸片在高寒气候条件下“水土不服”的问题，为实现高寒地区冬季不减速运行提供了安全保障；开发的“静音型闸片”成功用于为北京冬奥会量身定制的京张高铁智慧型动车组，为提升高铁舒适性的发挥了关键作用，助力了2022年“北京精彩冬奥会”。该项目成果实现了我国高速列车制动闸片自主保障，解决了我国高铁产业自主发展的核心关键材料问题，实现了我国高铁制动材料和技术的完全自主可控，为实现我国高铁技术从“跟跑者”向“并跑者”“领跑者”的转变做出了巨大的贡献。

文章来源： 北科科研，北京科技大学，三聚阳光知识产权