Jeśli chodzi o przewody, najpierw myślimy o drutach miedzianych, drutach aluminiowych, drutach żelaznych i innych drutach metalowych.Wszystkie są wykonane z czystego drutu metalowego.Powodem, dla którego stosuje się metale, jest to, że wszystkie metale mają dobrą przewodność elektryczną.Powodem, dla którego metale mają dobrą przewodność elektryczną, jest to, że atomy metali mają mniej zewnętrznych elektronów.Po połączeniu ich w grupy atomowe zewnętrzna warstwa każdego atomu również ma tylko jeden lub dwa elektrony i obraca się wokół niego, tak że zewnętrzna warstwa atomu ma tylko jeden lub dwa elektrony.W warstwie będzie więcej luk elektronowych, więc obce elektrony mogą łatwo wchodzić i przemieszczać się, a metal łatwo przewodzi elektryczność, więc druty, które widzieliśmy, są w zasadzie metalowe.
Ze względu na dobrą przewodność metalu obecne przewody są w zasadzie metalowe.Czy przewody można zastąpić innymi materiałami bezkontaktowymi?Również możliwe, jak włókno węglowe.
Wielu przyjaciół wie, że włókno węglowe jest bardzo twarde, ale nie wiedzą, że niektóre włókna węglowe przewodzą prąd.Dzieje się tak dlatego, że takie włókna mają budowę atomową zbliżoną do grafitu, a grafit jest dobrym przewodnikiem, który jest swego rodzaju pierwiastkiem węglowym.Allotropy, każdy atom węgla w graficie jest połączony z trzema innymi atomami węgla wokół niego, ułożonymi w sześciokątną strukturę przypominającą plaster miodu, w której każdy atom węgla emituje swobodny elektron, więc grafit przewodzi prąd.Wydajność jest bardzo dobra, około 100 razy wyższa niż w przypadku zwykłych materiałów niemetalicznych.
Jednak mimo to przewodnictwo prądu w przewodzie kompozytowym z włókna węglowego nie zależy od włókna węglowego, ponieważ przewodnictwo włókna węglowego wciąż nie jest tak dobre jak metalu.Żywica integruje wzdłużnie ułożone włókna węglowe w całość, co sprawia, że włókno węglowe jest mniej przewodzące, więc włókno węglowe tutaj nie służy do przewodzenia prądu, ale do przenoszenia ciężaru.Struktura drutu kompozytowego z rdzeniem z włókna węglowego jest podobna do struktury konwencjonalnego drutu aluminiowego z rdzeniem stalowym.Jest również podzielony na wewnętrzny drut rdzeniowy i aluminiowy drut powierzchniowy.Drut rdzeniowy przenosi większość naprężeń mechanicznych samego drutu, podczas gdy zewnętrzny drut aluminiowy przenosi prąd.
Okazuje się, że druty nośne w drutach to wszystkie druty stalowe, zwykle liny stalowe skręcone z 7 pasm drutów stalowych, a na zewnątrz jest drut aluminiowy złożony z kilkudziesięciu pasm drutów aluminiowych, ale kompozyt z włókna węglowego Drut materiałowy jest środkowym pasmem materiału kompozytowego z włókna węglowego, a na zewnątrz jest czworoboczny.Wielożyłowy drut aluminiowy, jak pokazano na poniższym rysunku, lewy to drut aluminiowy z drutu stalowego, a prawy to drut kompozytowy z włókna węglowego.
Wiemy, że chociaż stal ma dobrą wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość, jej gęstość jest bardzo duża, więc jest bardzo ciężka, ale gęstość materiałów kompozytowych z włókna węglowego jest znacznie mniejsza, tylko 1/4 stali, a jej waga jest tylko taka sama tom.Jednak siła rozciągająca i wytrzymałość włókna węglowego są lepsze niż w przypadku stali, na ogół co najmniej dwukrotnie większa niż siła rozciągająca stali, więc głównym celem stosowania materiałów kompozytowych z włókna węglowego jest zmniejszenie ciężaru drutu i tej samej grubości z włókna węglowego Ponieważ uciąg jest lepszy, może również przenosić więcej drutu aluminiowego, dzięki czemu drut lub kabel jest grubszy, aby przepuszczać więcej prądu.
Ponieważ drut kompozytowy z włókna węglowego ma wyżej wymienione doskonałe właściwości niskiej gęstości, lekkości, dużej siły rozciągającej i dużej wytrzymałości, jeśli ten materiał może być używany przez długi czas, prawdopodobnie zastąpi drut stalowy i drut aluminiowy w przyszłość.Powszechnie używany drut i drut z włókna węglowego mają efekt grzewczy, gdy jest zasilany, więc będzie również używany jako drut grzejny w niektórych gałęziach przemysłu.Dlatego obecny drut niekoniecznie jest metalem, a drut niemetaliczny również będzie się coraz częściej pojawiał.
Czas postu: 15 września 2022 r