Углеродный кабель в четыре раза превосходит медный по электропроводности

17 февраль, 2014 - 17:12

Современные кабельные линии передачи энергии делаются из медных или алюминиевых жил. Такие провода имеют большой вес и низкую прочность, из-за чего их приходится усиливать стальной сердцевиной.

Ученые, работающие с наноматериалами, давно рассматривают в качестве перспективной альтернативы волокна на основе высокопрочных углеродных нанотрубок (CNT), способных проводить ток в 1000 раз лучше меди. Однако, подобные идеальные проводники пока неосуществимы на практике, так как отсутствуют технологии массового производства достаточно длинных непрерывных CNT. При сплетении в волокна отдельных нанотрубок небольшой длины, электропроводность значительно ухудшается.

Данные серии тестов, проведенных над волокном, полученным в Университете Райса (штат Техас) из разных типов углеродных нанотрубок, показали, что новый проводник, созданный в сотрудничестве с голландской фирмой Teijin Aramid, все же обеспечивает четырехкратный выигрыш в электропроводности по сравнению с медным проводом такой же массы. Информация об этом была опубликована в онлайновой версии журнала Advanced Functional Materials.

Углеродный кабель в четыре раза превосходит медный по электропроводности

Кабель был изготовлен формованием по мокрому способу (wet-spinning), и имел диаметр всего 20 мкм. Его способность к переносу тока (current carrying capacity, CCC) анализировалась в вакууме, воздухе, азоте и аргоне.

Описанные тесты показали, что такой кабель обладает наивысшим CCC среди всех известных углеродных волокон. При этом наилучшие результаты, в порядке убывания, получены для азота, аргона и воздуха, благодаря тому, что кабель мог охлаждаться конвекцией. Для вакуума, где охлаждение осуществлялось исключительно путем излучения, показатель CCC был самым низким.

Исследователи полагают, что разработанные ими углеродные проводники найдут применение в системах, для которых масса оборудования является критичным фактором, например, в автономных летательных аппаратах, а также в гибких оптоэлектронных устройствах.