1.復合型剎車片

    為了滿足未來高速鐵路的制動技術要求，國內外科研工作者都在努力研制開發(fā)高性能剎車片材料，以滿足市場要求。其中C/C復合材料是近幾年開發(fā)出來的新型制動材料，是一種C纖維增強、以C為基體的新型結構材料，它具有質量輕、模量高、比強度大、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐熱沖擊、耐腐蝕、吸震性好等一系列的優(yōu)良性能，C/C復合材料的這些獨特性能使之能同時完成剎車副的三項功能，即提高摩擦、傳遞機械載荷、吸收動能。

    從碳纖維增強體的結構來看，其可以分為三種，第一種為單層氈，其由于短纖維未能形成完整的纖維增強體，導致材料力學性能低，所以該種結構所制，備的剎車片主要用于早期的實驗機型；第二種為整體氈，其碳布層結構所制的材料因其層剪切強度低，垂直導熱率低等因素的影響，其應用的剎車片也是早期機型；第三種結構為針刺氈結構，非常合適CVD工藝增密，并且所制的材料具有良好的力學、熱學和摩擦磨損性能，已經成為目前C/C復合材料增強體的基本結構，并取得不斷改進。

    C/C復合材料制動剎車片由于成本高，主要用于飛機制動器，但是隨著近年來高速鐵路的發(fā)展，國內外科技工作者開始研制開發(fā)用于高速鐵路的C/C復合材料制動剎車片。德國KnoorBremse公司研制的一種碳纖維復合材料制動器，實驗證明，該制動器在時速高達250km/h下質量尚好。在該公司試驗臺以250km/h試驗時，其吸收的制動能高達100MJ。法國碳工業(yè)公司制造的碳纖維復合材料的比熱容是鋼的2倍，線脹系數(shù)和彈性模量都比較小，具有優(yōu)異的耐高溫性能。它能在1000℃的高溫下工作，件重僅為鋼的1/4，目前已經在TGV-A上得到應用。日本新干線270km/h電動車制動系統(tǒng)也采用了碳纖維增強材料。由此可見，碳纖維復合材料是一種國際上重點開發(fā)的剎車片材料，我國在C/C復合材料制動剎車片的研發(fā)上也已經起步。

2.合成剎車片

    合成摩擦材料是將金屬粉末、酚醛樹脂和摩擦調節(jié)劑等經充分混煉后加熱壓制而成，它將材料與制品工序合二為一。所用摩擦調節(jié)劑，一般是采用腰果殼油制成的顆粒。按形狀與制動方式的不同，又分為合成剎車片和合成閘片。合成剎車片與閘片的配方與工藝相同，改變其配比工藝，可獲得不同的摩擦系數(shù)。我國目前研制的合成剎車片分低摩擦系數(shù)合成剎車片和高摩擦系數(shù)合成剎車片。

    合成摩擦材料具有如下明顯的特色：可通過改變材質配方和工藝在一定范圍內可調整其物理機械性能，耐磨性好，使用壽命可達鑄鐵剎車片/閘片的四倍以上，制動時無火花，重量輕，高速區(qū)摩擦系數(shù)大且不隨列車速度的改變而變化。合成摩擦材料也存在如下幾個不足之處：一是導熱性差，制動量熱量難以散發(fā)，因而車輪產生溫升，甚至導致熱裂。其次是在濕潤狀態(tài)下，摩擦系數(shù)大為下降，受天氣影響大，在雨雪天氣制動能力下降。此外，這類剎車片與車輪踏面反復磨合后，使二者間的粘性降低；有機合成摩擦材料的使用溫度一般不能超過250℃。當制動處溫度達250℃時，其磨損率急劇增加。溫度較高時，由于其組分的改變，摩擦系數(shù)也將改變。有機合成摩擦材料推薦使用在時速160～200km的列車上。

3.高磨合成剎車片

    高摩合成剎車片研究工作開展最早的有英國、美國和前蘇聯(lián)。1907年，英國飛洛多公司用棉毛混紡條層壓成剎車片，并用于倫敦地鐵。以后逐漸改進，至50年代己改用以石棉等為增強材料和酚醛樹脂為黏合劑的合成剎車片。美國早在1924年就開始研制以層壓木為非金屬摩擦材料，并應用于鐵路車輛制動。1954年以后，“Cobra” 牌號合成剎車片作為商品形式在鐵路上大量使用，其主要成分為合成橡膠、石棉等，摩擦系數(shù)在每小時140公里速度時為0.26，耐磨性為鑄鐵剎車片的5倍。蘇聯(lián)在合成剎車片的研究上開始也很早，在地下鐵道中早就使用層壓木的塑料剎車片。不過新的合成剎車片的材質研究是從1956年開始。曾用三種類型的黏合劑，分別為酚醛樹脂、合成橡膠、酚醛樹脂和合成橡膠混合物。試驗結果表明：采用合成橡膠為黏合劑的高摩合成剎車片的制動性能優(yōu)異。已廣泛應用于快速旅客列車上。