Nuovi materiali isolanti creano una barriera di protezione delle prestazioni per cavi di alimentazione resistenti alle alte temperature

Accanto alle fiamme dei forni metallurgici e tra le apparecchiature ad alta temperatura nelle nuove centrali energetiche, i sistemi di trasmissione di potenza devono affrontare test di temperatura ben oltre la norma. Come "ancora di salvezza" per garantire una trasmissione stabile dell'energia, il nucleo della competitività Cavo di alimentazione resistente alle alte temperature è concentrato nelle sue prestazioni di isolamento. Questa prestazione non è una semplice sovrapposizione di proprietà resistenti al calore, ma attraverso la progettazione precisa della struttura molecolare del materiale, conferisce al cavo la capacità di resistere all'invecchiamento e mantenere l'isolamento in un ambiente ad alta temperatura, risolvendo sostanzialmente i rischi per la sicurezza dei cavi tradizionali in condizioni di lavoro estreme.
I materiali isolanti in polivinilcloruro (PVC) comunemente utilizzati nei cavi elettrici tradizionali possono soddisfare i requisiti di isolamento di base a temperatura ambiente, ma le loro caratteristiche della struttura molecolare determinano le carenze intrinseche nell'adattabilità alle alte temperature. La catena molecolare del PVC è composta da monomeri di cloruro di vinile polimerizzati, con deboli forze intercatena e contiene un gran numero di atomi di cloro facilmente decomposti. Quando la temperatura ambiente supera i 70°C, la catena molecolare del PVC inizia a subire una degradazione termica, liberando gas corrosivi come l'acido cloridrico; se la temperatura sale ulteriormente oltre i 100°C, il materiale si ammorbidisce e si deforma rapidamente, l'integrità dello strato isolante viene distrutta e il rischio di perdite aumenta notevolmente.
La svolta rivoluzionaria del cavo di alimentazione resistente alle alte temperature deriva dalla ricerca, dallo sviluppo e dall'applicazione di nuovi materiali isolanti. La gomma siliconica, la poliimmide e altri materiali sono diventati la forza principale nel campo dell'isolamento ad alta temperatura con la loro struttura molecolare unica. Questa struttura offre al materiale tre vantaggi principali: la nuvola di elettroni π nel sistema coniugato è distribuita uniformemente e l'energia del legame chimico è significativamente migliorata, in modo che la temperatura di decomposizione termica della poliimmide raggiunga i 500 ℃ o superiore e la temperatura di utilizzo a lungo termine sia mantenuta stabilmente a 260 ℃; la catena molecolare rigida non è facile da torcere e rompere a causa del movimento termico e, anche in un ambiente ad alta temperatura, l'integrità della catena molecolare può essere mantenuta per garantire che non vi siano buchi o crepe nello strato isolante; ci sono forti forze di van der Waals e legami idrogeno tra le molecole, formando una densa struttura di impilamento molecolare, prevenendo efficacemente la migrazione degli elettroni e mantenendo eccellenti proprietà dielettriche. Quando il cavo funziona in un ambiente ad alta temperatura di 300 ℃ in un'officina metallurgica, lo strato isolante in poliimmide è come un'armatura solida, isolando il calore dall'erosione del conduttore e prevenendo incidenti da cortocircuito causati da guasti all'isolamento.
Oltre alla poliimmide, anche i materiali isolanti in gomma siliconica mostrano un'adattabilità unica alle alte temperature. La sua catena molecolare principale è composta da legami silicio-ossigeno (Si-O). L'energia di legame dei legami Si-O arriva fino a 460 kJ/mol, che è molto più alta dei comuni legami carbonio-carbonio (C-C) e ha una stabilità termica naturale. La flessibilità della catena molecolare della gomma siliconica le consente di mantenere una buona elasticità alle alte temperature, evitando la rottura dello strato isolante causata dall'indurimento e dalla fragilità del materiale. La gomma siliconica ha una bassa energia superficiale e non assorbe facilmente umidità e impurità, garantendo ulteriormente l'affidabilità dell'isolamento in ambienti ad alta temperatura. Nel cavo di collegamento dell'inverter della centrale fotovoltaica, lo strato isolante in gomma siliconica può resistere alle alte temperature generate dalla luce solare diretta e resistere all'erosione del vento e della sabbia per garantire una trasmissione stabile dell'energia elettrica.
Dalla progettazione della struttura molecolare alla realizzazione delle prestazioni dei materiali, la svolta tecnologica di isolamento del cavo di alimentazione resistente alle alte temperature ridefinisce lo standard di trasmissione di potenza in ambienti estremi. Abbandonando i difetti intrinseci dei materiali tradizionali e adottando nuovi materiali con strutture molecolari termicamente stabili, il cavo può continuare a mantenere le prestazioni di isolamento in condizioni di alta temperatura.