Когда дело доходит до проводов, мы в первую очередь думаем о медных, алюминиевых, железных и других металлических проводах.Все они сделаны из волочения проволоки из чистого металла.Причина, по которой используются металлы, заключается в том, что все металлы обладают хорошей электропроводностью.Причина, по которой металлы обладают хорошей электропроводностью, заключается в том, что у атомов металла меньше внешних электронов.После того, как они объединены в атомные группы, внешний слой каждого атома также имеет только один или два электрона и вращается вокруг него, так что внешний слой атома имеет только один или два электрона.В слое будет больше электронных вакансий, поэтому чужеродные электроны могут легко проникать и перемещаться, а металл легко проводит электричество, поэтому провода, которые мы видели, в основном металлические.
Из-за хорошей проводимости металла токопроводы в основном металлические.Можно ли заменить провода другими бесконтактными материалами?Также возможно, как углеродное волокно.
Многие друзья знают, что углеродное волокно очень прочное, но не знают, что некоторые углеродные волокна обладают электропроводностью.Это связано с тем, что такие волокна имеют атомную структуру, подобную графиту, а графит является хорошим проводником, который является своего рода углеродным элементом.Аллотропы, каждый атом углерода в графите связан с тремя другими атомами углерода вокруг него, расположенными в сотовой гексагональной структуре, в которой каждый атом углерода испускает свободный электрон, поэтому графит проводит электричество.Производительность очень хорошая, примерно в 100 раз выше, чем у обычных неметаллических материалов.
Однако даже в этом случае проводимость тока в углеродном композитном проводе не зависит от углеродного волокна, поскольку проводимость углеродного волокна все же не так хороша, как у металла.Смола объединяет продольно расположенные нити углеродного волокна в единое целое, что делает углеродное волокно менее проводящим, поэтому углеродное волокно здесь используется не для проведения электричества, а для удержания веса.Структура проволоки с композитным сердечником из углеродного волокна аналогична структуре обычной алюминиевой многопроволочной проволоки со стальным сердечником.Он также делится на внутренний сердечник и поверхностный алюминиевый провод.Основной провод несет на себе большую часть механического напряжения самого провода, в то время как внешний алюминиевый провод несет задачу протекания тока.
Получается, что несущие провода в проводах - это все стальные провода, обычно стальные канаты, скрученные из 7 прядей стальных проводов, а снаружи - алюминиевый провод, составленный из десятков прядей алюминиевых проводов, а вот углеволоконный композит материальная проволока представляет собой среднюю жилу из композитного материала из углеродного волокна, а внешняя сторона четырехугольная.Многожильная алюминиевая проволока, как показано на рисунке ниже, слева — стальная алюминиевая проволока, а справа — проволока с композитным сердечником из углеродного волокна.
Мы знаем, что хотя сталь обладает хорошей прочностью на растяжение и ударной вязкостью, ее плотность очень велика, поэтому она очень тяжелая, но плотность композитных материалов из углеродного волокна намного меньше, всего 1/4 стали, а ее вес такой же. объем.Тем не менее, сила растяжения и ударная вязкость углеродного волокна лучше, чем у стали, как правило, как минимум в два раза выше, чем у стали, поэтому основной целью использования композитных материалов из углеродного волокна является уменьшение веса проволоки и той же толщины. из углеродного волокна Поскольку тяга лучше, он также может нести больше алюминиевого провода, что делает провод или кабель более толстым, чтобы пропускать больший ток.
Поскольку композитная проволока из углеродного волокна обладает вышеупомянутыми превосходными свойствами: низкой плотностью, малым весом, большой силой растяжения и высокой ударной вязкостью, если этот материал можно будет использовать в течение длительного времени, он, вероятно, заменит стальную проволоку и алюминиевую проволоку. будущее.Обычно используемая проволока и проволока из углеродного волокна обладают нагревательным эффектом, когда на нее подается напряжение, поэтому она также будет использоваться в качестве нагревательной проволоки в некоторых отраслях промышленности.Поэтому провод тока не обязательно металлический, и неметаллический провод тоже будет все чаще появляться.
Время публикации: 15 сентября 2022 г.