碳纤维复合材料在电线电缆中的应用

碳纤维以其固有的特性赋予了其复合材料优异的性能,它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,从而为其在电线电缆行业中的应用提供了可能和必然。 一 碳纤维加热电缆的开发和应用 人们早就知道,以金属材料为发热体的电加热技术已在各个领域得到了广泛的应用。但是金属丝在高温状态下表面易氧化,由于氧化层不断的增厚,造成了有效通过电流的面积减小,增大了电流的负荷,因此易烧断。在相同的允许的电流负荷面积下,金属丝的强度比碳纤维低6-10倍,在使用过程中易折断。 碳纤维是一种石墨的六方晶格层状结构组成,是一种全黑体材料,因此在电热应用中,表现出来的电热转换效率高。在特定的条件下,高温不氧化,单位面积的电流的负荷强度和机械强度不发生改变。 目前碳纤维加热电缆的应用如下: 低温辐射发热电缆地板采暖系统。 恒温育雏箱、花房、苗圃、蔬菜大棚等保温采暖。 道路化雪、机场跑道化雪:用于混凝土结构中楼面加热的理想产品,也可以用在融雪装置中,对屋面雨水和排水管进行防霜,还可以用于土壤加热。 管道、罐体保温防冻:电伴热产品近几年在中国得到了大力的推广和广泛的应用。其应用领域主要集中在石油、化工、电力、铁路和民用或商业建筑等。随着中国电力工业的发展,以清洁、无二次污染的电能为主要能源的电伴热产品市场前景非常广阔,同时,也为电伴热产品的性能提出了更高的要求。 足球场草坪、公共绿地土壤保温:太阳能热水器电能补充加热器,主要用于在长期阴雨天或寒冬季节,因光照不足而导致太阳能热水器水温不能满足生活、工程需要时,为补充热能而设计的。它具有较强的耐酷暑、严寒和高温潮湿环境的性能,并具有防干烧的功能。即使偶尔水箱缺水误通电,也不至于烧坏电加热器和水箱,故能确保安全使用。 二 碳纤维复合芯导线的开发和应用 我国是个缺电的国家,不仅发电业的发展滞后,输电业的弊端也凸现出来,输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求,由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生,电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”,各国均在研究新型架空输电路用导线,以取代传统的钢芯铝绞线,碳纤维复合芯导线由此应运而生。 与钢芯铝绞线相比,碳纤维复合芯导线具有以下优点: 1、和同样直径的ACSR电缆相比,可以提供双倍的载流容量。 2、有效解决电缆下垂问题。 3、可以在更高的温度下工作,最高可达200摄氏度。 4、线芯可以抗腐蚀,而且没有双金属间腐蚀问题。 5、因为可以提供更高的载流容量,所以同时也有效的降低了工程成本。 6、与相同直径传统电缆相比可以多容纳28的导体。 7、高强度线芯可以有效减少电缆架的数量,或降低电缆架的高度。 8、有效减少电缆下垂,使地面生物更加安全。