Nowe materiały izolacyjne tworzą barierę ochronną dla kabla zasilającego odpornego na wysokie temperatury

Oprócz płomieni pieców metalurgicznych i urządzeń wysokotemperaturowych w nowych elektrowniach, systemy przenoszenia mocy poddawane są testom temperaturowym znacznie przekraczającym normy. Jako „lina ratunkowa” zapewniająca stabilny przesył energii, podstawowa konkurencyjność Kabel zasilający odporny na wysokie temperatury koncentruje się na właściwościach izolacyjnych. Wydajność ta nie jest prostą superpozycją właściwości żaroodpornych, ale dzięki precyzyjnemu zaprojektowaniu struktury molekularnej materiału, zapewnia kabelowi odporność na starzenie i utrzymanie izolacji w środowisku o wysokiej temperaturze, zasadniczo eliminując zagrożenia bezpieczeństwa tradycyjnych kabli w ekstremalnych warunkach pracy.
Materiały izolacyjne z polichlorku winylu (PVC) powszechnie stosowane w tradycyjnych kablach elektroenergetycznych mogą spełniać podstawowe wymagania izolacyjne w temperaturze pokojowej, ale ich charakterystyka struktury molekularnej determinuje nieodłączne braki w zdolności adaptacji do wysokich temperatur. Łańcuch molekularny PVC składa się ze spolimeryzowanych monomerów chlorku winylu, o słabych siłach międzyłańcuchowych i zawiera dużą liczbę łatwo rozkładających się atomów chloru. Kiedy temperatura otoczenia przekracza 70°C, łańcuch molekularny PVC zaczyna ulegać degradacji termicznej, uwalniając żrące gazy, takie jak chlorowodór; jeśli temperatura wzrośnie powyżej 100°C, materiał szybko mięknie i odkształca się, integralność warstwy izolacyjnej zostaje zniszczona, a ryzyko wycieku gwałtownie wzrasta.
Rewolucyjny przełom w kablu zasilającym odpornym na wysokie temperatury wynika z badań, rozwoju i zastosowania nowych materiałów izolacyjnych. Kauczuk silikonowy, poliimid i inne materiały stały się główną siłą w dziedzinie izolacji wysokotemperaturowych dzięki swojej unikalnej strukturze molekularnej. Ta struktura daje materiałowi trzy podstawowe zalety: chmura elektronów π w układzie sprzężonym jest równomiernie rozłożona, a energia wiązań chemicznych jest znacznie zwiększona, tak że temperatura rozkładu termicznego poliimidu wynosi aż 500 ℃ lub więcej, a długoterminowa temperatura użytkowania jest stabilnie utrzymywana na poziomie 260 ℃; sztywny łańcuch molekularny nie jest łatwy do skręcenia i zerwania w wyniku ruchu termicznego, a nawet w środowisku o wysokiej temperaturze można zachować integralność łańcucha molekularnego, aby zapewnić, że w warstwie izolacyjnej nie ma dziur ani pęknięć; pomiędzy cząsteczkami występują silne siły van der Waalsa i wiązania wodorowe, tworząc gęstą strukturę molekularną, skutecznie zapobiegając migracji elektronów i zachowując doskonałe właściwości dielektryczne. Kiedy kabel pracuje w warsztacie metalurgicznym w środowisku o wysokiej temperaturze wynoszącej 300 ℃, poliimidowa warstwa izolacyjna działa jak solidny pancerz, izolując ciepło od erozji przewodnika i zapobiegając wypadkom zwarciowym spowodowanym awarią izolacji.
Oprócz poliimidu, materiały izolacyjne z kauczuku silikonowego wykazują również wyjątkową zdolność dostosowywania się do wysokich temperatur. Jego główny łańcuch molekularny składa się z wiązań krzemowo-tlenowych (Si-O). Energia wiązania Si-O wynosi aż 460 kJ/mol, czyli jest znacznie wyższa niż w przypadku zwykłych wiązań węgiel-węgiel (C-C) i ma naturalną stabilność termiczną. Elastyczność łańcucha molekularnego kauczuku silikonowego pozwala zachować dobrą elastyczność w wysokich temperaturach, unikając pękania warstwy izolacyjnej na skutek twardnienia i kruchości materiału. Kauczuk silikonowy ma niską energię powierzchniową i nie jest łatwo wchłaniać wilgoć i zanieczyszczenia, co dodatkowo zapewnia niezawodność izolacji w środowiskach o wysokiej temperaturze. W kablu połączeniowym falownika elektrowni fotowoltaicznej warstwa izolacyjna z gumy silikonowej jest w stanie wytrzymać wysoką temperaturę wytwarzaną przez bezpośrednie światło słoneczne oraz jest odporna na erozję wiatrową i piaskową, aby zapewnić stabilną transmisję energii elektrycznej.
Od projektu struktury molekularnej po realizację wydajności materiału, przełom w technologii izolacji kabla zasilającego odpornego na wysokie temperatury na nowo definiuje standard przesyłu mocy w ekstremalnych warunkach. Porzucając nieodłączne wady tradycyjnych materiałów i przyjmując nowe materiały o stabilnych termicznie strukturach molekularnych, kabel może nadal utrzymywać właściwości izolacyjne w warunkach wysokich temperatur.