Uudet eristemateriaalit rakentavat suorituskykyä suojaavan esteen korkeita lämpötiloja kestävälle virtajohdolle

Metallurgisten uunien liekkien ohella uusien energiavoimaloiden korkean lämpötilan laitteiden välillä voimansiirtojärjestelmissä kohtaa paljon tavanomaista korkeampia lämpötilatestejä. Koska "elinköysi" varmistaa vakaa energian siirto, ydin kilpailukykyä Korkean lämpötilan kestävä virtajohto on keskittynyt sen eristyskykyyn. Tämä suorituskyky ei ole yksinkertainen lämmönkestävien ominaisuuksien päällekkäisyys, vaan materiaalin molekyylirakenteen tarkan suunnittelun ansiosta se antaa kaapelille kyvyn vastustaa ikääntymistä ja säilyttää eristyksen korkeassa lämpötilassa, mikä ratkaisee perinteisten kaapeleiden turvallisuusriskit äärimmäisissä työolosuhteissa.
Perinteisissä voimakaapeleissa yleisesti käytetyt polyvinyylikloridi (PVC) -eristysmateriaalit voivat täyttää peruseristysvaatimukset huoneenlämmössä, mutta niiden molekyylirakenteen ominaisuudet määräävät luontaiset puutteet sopeutumiskyvyssä korkeisiin lämpötiloihin. PVC-molekyyliketju koostuu polymeroiduista vinyylikloridimonomeereistä, joilla on heikot ketjujen väliset voimat ja sisältää suuren määrän helposti hajoavia klooriatomeja. Kun ympäristön lämpötila ylittää 70 °C, PVC:n molekyyliketju alkaa lämpöhajoaa, jolloin vapautuu syövyttäviä kaasuja, kuten kloorivetyä; jos lämpötila nousee edelleen yli 100 °C, materiaali pehmenee ja muotoutuu nopeasti, eristekerroksen eheys tuhoutuu ja vuotoriski kasvaa jyrkästi.
Korkean lämpötilan kestävän virtakaapelin vallankumouksellinen läpimurto tulee uusien eristysmateriaalien tutkimuksesta ja kehityksestä sekä sovelluksista. Silikonikumista, polyimidistä ja muista materiaaleista on tullut päävoima korkean lämpötilan eristyksen alalla ainutlaatuisella molekyylirakenteella. Tämä rakenne antaa materiaalille kolme keskeistä etua: π-elektronipilvi konjugoidussa järjestelmässä on jakautunut tasaisesti ja kemiallinen sidosenergia lisääntyy merkittävästi, joten polyimidin lämpöhajoamislämpötila on jopa 500 ℃ tai korkeampi, ja pitkäaikaisen käytön lämpötila pysyy vakaasti 260 ℃:ssa; jäykkää molekyyliketjua ei ole helppo kiertyä ja katkaista lämpöliikkeen vuoksi, ja jopa korkeassa lämpötilassa molekyyliketjun eheys voidaan säilyttää sen varmistamiseksi, että eristekerroksessa ei ole reikiä tai halkeamia; molekyylien välillä on vahvoja van der Waalsin voimia ja vetysidoksia, jotka muodostavat tiheän molekyylin pinoamisrakenteen, estävät tehokkaasti elektronien kulkeutumisen ja säilyttävät erinomaiset dielektriset ominaisuudet. Kun kaapeli kulkee korkean lämpötilan 300 ℃ ympäristössä metallurgisessa työpajassa, polyimidieristekerros on kuin kiinteä panssari, joka eristää lämmön kuluttamasta johtimia ja estää eristysvian aiheuttamia oikosulkuonnettomuuksia.
Polyimidin lisäksi silikonikumieristemateriaalit osoittavat ainutlaatuista sopeutumiskykyä korkeisiin lämpötiloihin. Sen päämolekyyliketju koostuu pii-happisidoksesta (Si-O). Si-O-sidosten sidosenergia on jopa 460 kJ/mol, mikä on paljon korkeampi kuin tavalliset hiili-hiilisidokset (C-C) ja sillä on luonnollinen lämpöstabiilius. Silikonikumimolekyyliketjun joustavuus mahdollistaa sen hyvän elastisuuden säilymisen korkeissa lämpötiloissa välttäen eristekerroksen halkeilua, joka johtuu materiaalin kovettumisesta ja hauraudesta. Silikonikumilla on alhainen pintaenergia ja se ei ole helppo imeä kosteutta ja epäpuhtauksia, mikä varmistaa edelleen eristyksen luotettavuuden korkeissa lämpötiloissa. Aurinkosähkövoimalan invertterin liitäntäkaapelissa silikonikuminen eristekerros kestää suoran auringonvalon aiheuttaman korkean lämpötilan ja tuulen ja hiekan eroosion varmistaakseen vakaan sähköenergian siirron.
Molekyylirakenteen suunnittelusta materiaalin suorituskyvyn toteutukseen, korkean lämpötilan kestävän virtakaapelin eristysteknologian läpimurto määrittelee uudelleen voimansiirron standardin äärimmäisissä ympäristöissä. Hylkäämällä perinteisten materiaalien luontaiset viat ja ottamalla käyttöön uusia materiaaleja, joilla on lämpöstabiilit molekyylirakenteet, kaapeli voi edelleen säilyttää eristyskykynsä korkeissa lämpötiloissa.