作为一种新型材料，轻量化先进碳纤维材料不仅质量轻、强度高、抗腐蚀能力强，在实际应用时，还具有较优质的防火性和抗震性，能够有效延长交通结构的使用寿命，减轻交通结构自身的重量，减少施工时间，降低资源消耗，保证交通结构的稳定性和安全性。
1.轻量化先进碳纤维材料制作技术
1.1纤维制备技术
碳纤维制备技术一定程度上能够决定碳纤维的性能，因此，必须严格把控碳纤维制作的每一个步骤，保证碳纤维的微观结构和和组织形态的稳定性，首先，在原材料处理阶段，可以选用聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯酮、聚苯乙烯等有机物质，将这些有机物质加入到溶剂中，形成聚合物原料，而后利用聚合物纺丝技术可以将聚合物原料转变为预成形丝。其次，在制作阶段，要稳定预成形丝，就必须在氧气含量不超过2%的环境中，将预成形丝加热到300℃～500℃，使预成形丝的表面失去水分并慢慢氧化，转变为具有特殊性质和结构的预成形丝。最后，在进行碳化时，要将预成形丝放入温度在1000℃～2000℃的高温炉中，通过高温的作用，可以逐渐将预成形丝转变为碳纤维。
1.2碳纤维增强复合材料制备技术
碳纤维增强复合材料制备技术是由碳纤维和基本树脂复合而成的技术，不仅保留碳纤维技术重量轻、耐腐蚀性强的特点，还融合树脂强度高、刚度大的优势，因此，在碳纤维增强复合材料制备技术实际应用时，首先，要在预处理阶段奠定良好的基础，提高碳纤维与基本树脂的粘结强度，做好纤维布的叠加工作，为后续的制作流程环节提供支撑。其次，气体压缩技术的应用可以利用高压气体将碳纤维和树脂压缩成型，有助于提升复合材料的尺寸精度。最后，无论是预浸染技术和快速固化技术，都可利用自身的技术优势，将碳纤维和树脂固化成型，提升碳纤维复合材料的强度和刚度。
1.3碳纤维增强复合材料加工技术
由于碳纤维增强复合材料的硬度高，容易被磨损，导致碳纤维增强复合材料的加工难度大，因此，在加工时要选用特殊的加工工艺，首先，利用数控剪裁和手工剪裁的剪裁方式可以对碳纤维增强复合材料完成最基本的加工，是较传统的加工方式。其次，碳纤维增强复合材料加工的专业方式有RTM成型与注塑成型技术，相较于传统的加工方式而言，这两种成型技术不仅能够保证碳纤维增强复合材料的质量，还可以提高材料的生产效率。最后，科学技术的不断发展进步，机器人逐渐被研发和应用在各个领域，在碳纤维增强复合材料的制作中，自动化纤维排布技术就是机器人在新型材料领域的重要标志，有助于新型材料领域的技术发展。
2.轻量化先进碳纤维材料的实际应用
2.1在地铁隧道结构中的应用
城市化进程跟随时代发展的脚步在不断加快，越来越多的城市交通系统中开始引入地铁交通系统，以满足群众便捷出行的需求。作为地铁交通系统的重要组成部分，地铁隧道建设在原材料的选择时，应选择强度好、耐久性强的材料。首先，在搭建隧道的支护结构时，使用轻量化先进碳纤维材料能够减轻自重，改变传统钢筋混凝土结构，自重大、施工难度高的问题，不仅能够提升支护结构的抗震性和耐久性，还可以提升地铁隧道的耐腐蚀性，延长地铁隧道的使用寿命，降低维修的成本。其次，在隧道衬砌结构的搭建时，传统的砖石结构材料自重大、运输困难，施工周期长，人力、物力资源消耗较多，影响地铁隧道建设的效率，而利用轻量化先进碳纤维材料不仅能够减轻材料运输的负担，还可以加快施工的进度，起到加固隧道衬砌的作用。最后，在进行隧道防火建设时，轻量化先进碳纤维材料有独特的技术优势，在火灾发生时不会产生有害气体，可以减轻火灾事故的危害，还可以有效阻隔火势，能够为工作人员疏散乘客和开展灭火工作争取宝贵的时间。
2.2在桥梁结构中的应用
在桥梁的建设中，部分桥梁结构的建设也会应用到轻量化先进碳纤维材料，以达到提高结构的稳定性、延长桥梁整体的使用寿命的目的。首先，在桥梁梁体的建设与加固环节，通过碳纤维布贴加固技术的应用，可以完成对桥梁梁体加固工作，有效避免传统工艺中存在的材料自重大、施工流程复杂的问题，能够加强梁体的承重能力，提升梁体的强度和刚度，碳纤维布贴加固技术不仅施工流程简单、还可以避免振动和噪声的干扰。其次，在桥梁支座的建设环节，轻量化先进碳纤维材料可以直接代替传统材料中的钢和铜，成为桥梁支座建设的主要材料，轻量化先进碳纤维材料的应用，不仅能够提高桥梁的承重能力，避免支座被腐蚀，影响桥梁建筑的整体安全，还可以减轻自重和避免振动，提高桥梁整体的承载性能。最后，在桥梁悬索索道的建设中，碳纤维材料可以直接代替钢缆结构，减轻桥梁的承重负担，强化桥梁的抗风能力，降低桥梁维护的频率。
2.3在公共交通车身中的应用
轻量化先进碳纤维材料被应用在公共交通车身时，不仅能够加强车身的稳定性和安全性，还能够提高车辆运行时的舒适性，优化乘客的乘车体验。首先，在车辆外壳的制造中，运用轻量化先进碳纤维材料可以提高车身的耐腐蚀性，避免长时间运行使雨水侵蚀车身，同时，轻量化先进碳纤维材料的使用，还可以有效减轻车体重量，减少车轮和路面的负担，降低资源的消耗，减轻运营的负担；并且轻量化先进碳纤维材料的运用还能增加车体的强度，增加车体的承载力，从而有效提高车体的抗压、抗震能力，保障乘客的乘车安全。其次，在车辆底盘和车架结构建设中，可以利用碳纤维材料自身弯曲刚度的优势，增加车辆底盘的稳定度，提升车架结构的强度。最后，在车门和座椅等部件的制造中，轻量化先进碳纤维材料可以在兼具美观性的前提下，降低车门和座椅的自重，减轻车辆的承重负担，有助于加强车辆的耐用性，延长车辆的实际使用寿命。
2.4在轨道交通中的应用
在轨道交通中，各种交通设置在建设时也会选用轻量化先进碳纤维材料。首先，利用轻量化先进碳纤维材料可以增加支架的强度和刚度，使支架可以有效支撑起信号灯等部件，提高信号设备的实用性和稳定性。其次，在引导桥的建设中，轻量化先进碳纤维材料的应用，可以有效减轻引导桥的自重，提高引导桥结构的承载能力，避免引导桥的损耗破坏车站的整体结构。最后，在车站墙体的建设中，轻量化先进碳纤维材料可以加强墙体的整体性能，有效降低外部环境对墙体的冲击，不仅可以提高墙体的防火效果，还可以减轻地基的承载压力。
结语：作为一种新型材料，轻量化先进碳纤维材料逐渐被应用于各个领域，不仅能够提升各种建筑的承重能力和稳定性，使建筑的使用寿命得到有效的延长，还可以抵御灾害，例如：在火灾发生时，可以利用轻量化先进碳纤维材料的抗火性，减缓火势蔓延的速度，为人员逃生争取宝贵的时间；而在地震灾害发生时，轻量化先进碳纤维材料可以发挥抗震作用，减轻地震对建筑结构的影响。
参考文献：
[1]柯映林,曲巍崴,李江雄,等.碳纤维复合材料结构件自动铺放技术与装备研究进展[J].机械工程学报,2023,59(20):401-435.
[2]刘畅.基于汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术研究[J].产业创新研究,2023(4):111-113.
