Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
«Той самий корупційний Роттердам+»…
24.09.2018р.

Президент НАЕК «Енергоатом» Юрій Недашковський...

Виробництво електроенергії за 8 місяців збільшилося на 2.1%
21.09.2018р.

Виробництво електроенергії в об'єднаній...

Нацкомісія з 1 жовтня підвищує тариф «Енергоатому»
21.09.2018р.

Національна комісія, що здійснює державне...

Ринок електроенергії вимагає підвищення тарифів…
20.09.2018р.

В Україні тариф для населення на сьогодні покриває...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

3185
30.10.2009р. |
Перспективний напрям розвитку кабельної галузі - нанотехнології

Нанотехнологія дає можливість значно просунутися вперед на шляху вдосконалення експлуатаційних характеристик кабельних виробів, підвищення ефективності й спрощення технологічних процесів під час їх виробництва. У чому ж нині полягають досягнення нанотехнології в кабельній галузі?

Тут уже використовують зшивання й фторполімери; вуглецеві нанотрубки й наноглини як наповнювачі для вогнестійких кабелів; металеві порошки в електропровідних шарах; надпровідність і нанокераміка. Розглядається можливість створення групи спеціальних кабелів, які здатні попередити споживачів про збої й короткі замикання у своїх електричних колах, а також усувати наслідки при виникненні ушкоджень або залишатися чистими завдяки наявності покриття, що не забруднюється. 

Надзвичайно приваблива перспектива досягнення високої ефективності при виробництві практично кожного окремого кабелю або проводу, безсумнівно, викликає великий інтерес, але є й чимало проблем. Нові наноматеріали повинні бути екологічно безпечні й зовсім нешкідливі для навколишнього середовища. Кабельна промисловість, перед якою й раніше стояло завдання освоєння нових матеріалів, не може дозволити собі відставання в цій перспективній технології незважаючи на всі труднощі, що супроводжують розробку наноматеріалів для кабельного виробництва.

Багато матеріалів проявляють фундаментально інші фізичні властивості, які стають очевидними тільки на рівні нанометричних розмірів (менше 100 нанометрів), - це: електропровідність, теплоємність, модуль Юнга, поверхнева вільна енергія, механічна міцність тощо. Такі властивості можуть бути використані для створення "розумних кабелів", здатних реагувати на навколишні умови так, як не можуть традиційні кабелі. Нанотехнологія стає дедалі популярнішою, тому що нині уже існують інструменти для того, щоб "бачити", вимірювати й маніпулювати частками речовини на нанорівні. Так, атомно-силовий мікроскоп краще визначає характеристики нанокомпозитних матеріалів, ніж традиційні електронні й оптичні мікроскопи. Крім того, атомно-силовий мікроскоп здійснює пряме тривимірне визначення поверхні й диференціює типи матеріалів на поверхневому рівні. Слід зазначити, що багато методів, властивих наноері, є продовженням розвитку наявних наукових досягнень, а не новими, розробленими спеціально з єдиною метою створення нанотехнології. Типовими прикладами можуть бути такі матеріали, як Kevlar або Teflon. Коли обидва цих продукти з'явилися на ринку, лише дехто з науковців усвідомив це як результат нанотехнології (вона називалася "хімія полімерів"), хоча при цьому використовувалися властивості матеріалів на нанорівні.

Традиційно полімери характеризувалися лише за своїми об'ємними властивостями, в тому числі твердістю, міцністю на удар, модулем пружності, відносним подовження й, головним чином, електричними характеристиками. Оскільки полімери блокової полімеризації були по суті однорідними, характеристика підструктури була не надто важливою. Але зараз її значення зростає. Нанокомпозитні матеріали з новими фізичними властивостями можуть бути створені шляхом введення невеликих кількостей нанодобавок. Дуже цікавими є здатність нанокомпозитних матеріалів до нерозповсюдження горіння при дуже низьких рівнях добавок у стандартні кабельні матеріали. Для порівняння: з метою досягнення відповідного рівня нерозповсюдження горіння в полімерні компаунди, ззвичай вводять до 60% або більше вогнестійких добавок (наприклад тригідрат алюмінію або гідроокис магнію). У результаті такі матеріали, як поліетилен, полівінілхлорид і інші стають надто щільними і менш гнучкими, менш стійкими до проникнення води й навіть перешкоджають екструзійному процесу. Крім того, у результаті введення вогнестійких добавок трохи знижуються електричні характеристики матеріалів, вони стають дорожчими, що обмежує їх застосування. Першими нанонаповнювачами, які вийшли на рівень комерційного застосування, є наноклеї (модифіковані силікати шаруватої структури, монтморилоніти) і вуглецеві нанотрубки. При цьому вміст наповнювача становить усього від 2 до 7% від загальної маси кінцевого компаунда. Вуглецеві нанотрубки також підвищують електропровідність. У той час як ціна на наноклеї досить низька (5,5 фунтів стерлінгів за кілограм), ціна вуглецевих трубок досить висока (80 фунтів стерлінгів за грам), оскільки їх виробляють усе ще на лабораторному рівні. Проте собівартість нанотрубок повинна значно знизитися при освоєнні масового виробництва. Введення нанокомпонентів не призводить до істотних змін умов екструзійного процесу для більшості полімерів, хоча іноді з'являтися певні проблеми у зв'язку з насиченням і дисперсією наночасток усередині полімеру.

Проблема надійності й безпеки електричних проводів у будинках може бути вирішена за допомогою нанотехнології. Нині невідомо, що відбудеться раніше: заміна міді наноматеріалами чи поява серії "розумних" машин, що споживають дуже мало або взагалі не потребують електроенергії. У кристалічному графіті провідність уздовж площини шару найвищаа серед відомих матеріалів і, навпаки, у напрямку, перпендикулярному до шару, мала. Тому очікується, що електричні кабелі, зроблені на основі нанотрубок з необхідною орієнтацією, будуть мати при кімнатній температурі електропровідність, на два порядки вищу, ніж мідні кабелі. Додаючи в просторову структуру алмазоїду різні атоми, можна одержати матеріали з різною електропровідністю, гнучкістю й гідрофобністю.

Ще одним прикладом застосування нанотехнології є виготовлення обмотувального проводу з використанням тонкодисперсного порошку окису кремнію, введеного хімічним способом у поліамідну ізоляцію. Цей метод поліпшує якість готового проводу й підвищує його температурний індекс до 2800С (порівняно з 2400С для стандартних емальованих проводів). У цьому контексті варто згадати спроби одержання "ідеально чистого" нанопроводу, до якого не пристають частки пилу, оливи, води. Таким чином, завдяки самоочищенню проводу можна було б збільшити термін служби котушок і обмоток електродвигунів, магнітів.

Зараз тривають дослідження з метою створення наноскопічних коаксіальних кабелів для передачі світлового сигналу. Основна мета – зменшити коаксіальний кабель приблизно в 10000 разів – тоді його діаметр стане меншим, ніж довжина хвилі видимої області спектра. Створений зразок такого кабелю працює так само, як традиційний коаксіальний, але різниця в тому, що наноскопічний має діаметр усього 300 нанометрів і коротший від найкоротшої хвилі видимого світла. Вуглецева нанотрубка заміняє внутрішній провідник, плівка оксиду алюмінію заміняє пластмасовий шар, а покриття із хрому або алюмінію – зовнішню оболонку. Нині найдовші з них менші від 20 мікрометрів. Такі коаксіальні нанокабелі не надаються для заміни оптичних волокон. Як вважають науковці, їх розробка може призвести до інноваційних рішень наприклад, в галузі фоточутливих елементів, штучної сітківки ока, компонентів квантового комп'ютера.

Є велика група надпровідних виробів, які повинні виконувати задану функцію протягом усього терміну служби (понад 25 років) і при цьому бути абсолютно нешкідливими для навколишнього середовища. Такі продукти, до експлуатаційних характеристик яких ставляться безліч вимог і які часто створюються на індивідуальні замовлення, були випробуванням для виробників і створювали проблеми ще до настання наноери. Постійний попит на надпровідники з удосконаленими експлуатаційними характеристиками призводить до розробки нових полімерних, металевих і керамічних матеріалів для кабельної промисловості. Діамагнітні матеріали з унікальною здатністю проводити електричний струм при мінімальному опорі або його відсутності в умовах температури нижче критичного значення тісно пов'язані з досягненнями нанотехнології. Відкриття так званих високотемпературних надпровідників на основі кераміки (YBCO) дозволило досягати стану надпровідності при температурах рідкого азоту (77 К), а не рідкого гелію (4 К). Використання інноваційної технології деформаційного текстурування дає можливість одержувати надпровідні стрічки, які можуть передавати струм із щільністю на рівні 1000 А/см2. Надпровідна стрічка з покриттям складається із трьох компонентів: металевої підкладки (з нікелю або сплаву на основі нікелю – зазвичай товщиною 25–50 мкм, отриманої за допомогою технології деформаційного текстурування), буферного шару (нанесеного методом осадження) і надпровідного шару YBCO або шару вісмуту (отриманого за допомогою зольгелевої технології й методом хімічного осадження з парової (газової) фази металоорганічних з'єднань). Багато проблем, пов'язаних з надпровідністю, уже були переборені завдяки розвитку нанотехнології. Тепер стало можливим виростити плівку потрібної довжини, що витримує великі надструми. Проводи можуть бути виготовлені шляхом переміщення надпровідника на основі вісмуту в срібні трубки, які потім нагрівають і прокочують для одержання одноріднішої мікроструктури. Такі проводи вже використовуються як струмопроводи для ультрахолодних надпровідних магнітів – при цьому значно знижується необхідна потужність системи охолодження. Нині перед науковцями й виробниками стоїть завдання інтегрувати високотемпературні надпровідники (ВТНП) у діючі системи. Інтенсивні науково-дослідні й дослідно-конструкторські роботи в галузі надпровідних матеріалів і нанотехнологій для одержання кінцевих продуктів проводяться в США, Європі й Азії.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua

Теги та ключові фрази
Skachats igri,adventure of ted, 240-400, діамагнітні матеріали і їх характеристики, значення хімії для нанотехнологій, діамагнітні матеріали характеристика, атомно силовий мікроскоп його характеристики, вуглецеві нанотрубки 2011, значення хімії для розвитку нанотехнологій, proposition detail 11500, перспективний напрямок в Донбасі, значення хімії для розвитку нанотехнологіі
Більше статей за тегами


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
Пропозиції, що можуть Вас зацікавити
 19/09/2018
24
Більше пропозицій за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.