Mới đây, tàu điện ngầm đầu tiên trên thế giới được làm từ sợi carbon, có tên là Cetrovo 1.0 Carbon Star Rapid Rail, đã lăn bánh lần đầu trên đường ray tại Thanh Đảo, Trung Quốc. Loại tàu này có triển vọng bền chắc, an toàn và thải ra ít khí độc hại hơn so với tàu hỏa truyền thống.

Sợi carbon (CF) là vật liệu nhẹ, có độ bền cao được làm từ các sợi carbon liên kết chặt chẽ với nhau bằng nhựa. Khi được xếp theo lớp đúng cách (có tính đến lực tải trọng định hướng), CF có độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn đặc biệt cao. Tuy nhiên, nếu xếp lớp không đúng cách, CF có thể giòn và dễ nứt hoặc vỡ.

Tập đoàn Tàu điện ngầm Thanh Đảo và Công ty TNHH CRRC Sifang đã biến ý tưởng chế tạo tàu hỏa từ vật liệu composite CF thành hiện thực. Sản phẩm tàu điện ngầm chở khách do nhóm nghiên cứu tạo ra, bền và nhẹ hơn so với tàu hỏa thông thường. Ngoài ra, các thành phần CF của tàu có khả năng chống va đập tốt hơn với tuổi thọ kết cấu dài hơn thép. Hơn nữa, so với thép, sợi carbon vượt trội về khả năng giảm rung lắc và tiếng ồn, giúp nâng cao chất lượng di chuyển và tạo sự thoải mái cho hành khách.

Theo Liu Jinzhu, trưởng nhóm thiết kế tại Công ty TNHH CRRC Qingdao Sifan, tất cả các cấu trúc chịu tải chính của tàu đều được làm bằng vật liệu composite CF, trong đó có thân tàu và toa tàu. Toa tàu là khung gầm đỡ bánh xe, trục và hệ thống treo. Nó được gắn vào đáy thân tàu, chịu toàn bộ trọng lượng của tàu.

Sử dụng CF để chế tạo thân tàu giúp giảm 25% trọng lượng so với tàu truyền thống làm bằng thép và nhôm. Toa tàu, thường được chế tạo từ thép đúc, rèn hoặc hàn, đã giảm ấn tượng 50% trọng lượng. Nhìn chung, sử dụng vật liệu composite sợi carbon giúp giảm 11% tổng trọng lượng của tàu. Nhờ vậy, tàu sẽ cắt giảm khoảng 7% mức tiêu thụ năng lượng và loại bỏ được khoảng 130 tấn khí thải CO2/năm.

Tàu Cetrovo 1.0 cũng sử dụng một nền tảng bảo trì thông minh có tên là SmartCare. Nền tảng này theo dõi tình trạng của tàu theo thời gian thực, như vậy phí bảo trì sẽ giảm 22%, giúp tàu hoạt động an toàn, hiệu quả với chi phí rẻ hơn và theo hướng xanh hơn.

N.P.D (NASATI), theo Gizmag, 1/2025