復(fù)合材料
三 在高低溫、腐蝕等苛刻環(huán)境應(yīng)用的可能
碳纖維細(xì)如蛛絲，三型碳纖維比強(qiáng)度是鋼的62倍以上，成形工藝性好，是一代新型工程材料，其彈性量高，抗變性能力比鋼大2倍多，抗拉強(qiáng)度30～40t/cm2pa,而比重還不到鋼的四分之一，是鋁合金的二分之一，高彈模量比鋼鐵大16倍，比鋁合金大12倍。且碳纖維比鋼等柔軟。因此，碳纖維可用于要求能承重、不易損傷內(nèi)部元件的電纜的加強(qiáng)芯，如海底光纜等。
碳纖維可以耐－180℃的低溫，在此條件下，許多材料都變的很脆，連堅(jiān)固的鋼鐵也變的比玻璃還容易碎，而碳纖維在此條件下依舊很柔軟。因此，碳纖維復(fù)合芯可用于極寒（如南極考察研究等）條件下輸電載體的設(shè)計(jì)和制造。
碳纖維又可以耐3000℃～3500℃的高溫，在此高溫下最好的耐熱鋼也變成鋼水，但在沒有氧氣的情況下，碳纖維沒有變化。碳纖維即使從3000℃的高溫快速冷卻到室溫也不會(huì)炸裂，因而可在急冷急熱的環(huán)境中工作。這為鋼鐵、冶金、鍋爐等行業(yè)中高溫特高溫場(chǎng)合電纜的設(shè)計(jì)提供了可能。此外，碳纖維紗、碳纖維繩、碳纖維布都可用于消防電纜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選用。
碳纖維有超強(qiáng)的耐腐蝕性。金屬中耐腐蝕性最強(qiáng)的是黃金和鉑，在一份硝酸（濃度70％）和三份硫酸（濃度39％）配成的稱“王水”的溶液中黃金、鉑會(huì)被腐蝕的千瘡百孔，而“王水”中的碳纖維卻安然無恙。為各種化學(xué)環(huán)境下輕型耐化學(xué)腐蝕電纜的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
四 發(fā)展建議
碳纖維材料的產(chǎn)業(yè)化是實(shí)現(xiàn)碳纖維導(dǎo)線在國(guó)內(nèi)輸電行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化的前提和保證。碳纖維材料價(jià)格則是制約產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。
我國(guó)從八十年代初期開始起步，加大了對(duì)碳纖維材料的研究和開發(fā)力度，并也著力于碳纖維材料產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)，但由于國(guó)外設(shè)備、技術(shù)封鎖，至今未見重大突破，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定性，預(yù)計(jì)今后每年至少一萬噸的缺口。
２０００年前碳纖維材料的價(jià)格水平為５萬美圓／噸左右，比鋁的價(jià)格要高２０倍多。但是近兩年，由于國(guó)際政治形勢(shì)和軍事格局的變化，碳纖維材料價(jià)格受其影響，大幅度上升。這無疑都將對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化的建設(shè)成本形成巨大的壓力和負(fù)擔(dān)。最近，我國(guó)福建電網(wǎng)從美國(guó)復(fù)合材料工程公司（CTC）購置了60公里ACCC導(dǎo)線（鋁導(dǎo)體復(fù)合芯架空導(dǎo)線）應(yīng)用在福建省廈門和福州電網(wǎng)中，其價(jià)格水平為１５萬元人民幣／公里。這比我們一直使用的鋼芯鋁絞線的價(jià)格要高幾倍。
各科研院所應(yīng)進(jìn)一步加大碳纖維材料的基礎(chǔ)應(yīng)用研究和開發(fā)，建立我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)碳纖維材料的質(zhì)量穩(wěn)定，降低成本。同時(shí)要采用國(guó)家投入和民間投入相結(jié)合的方式，加大碳纖維在航天和軍工以外的民品應(yīng)用，有助于碳纖維產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。
最近，我國(guó)國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨重大機(jī)遇。遼寧圣華科技有限公司落戶撫順經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)后，可以把現(xiàn)有撫順部分企業(yè)培育成碳纖維及復(fù)合材料的龍頭企業(yè)，發(fā)揮其帶動(dòng)和輻射功能，把撫順建設(shè)成為全國(guó)碳纖維研發(fā)基地和產(chǎn)業(yè)基地。
目前我國(guó)電線電纜研究所、電力建筑研究院以及國(guó)家電網(wǎng)有限公司都已經(jīng)開始了對(duì)ACCC導(dǎo)線的試驗(yàn)研究工作。希望國(guó)內(nèi)同行積極研究和開發(fā)，為加快碳纖維復(fù)合材料在我國(guó)線纜行業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展共同努力。
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