مواد عزل جديدة تبني حاجز حماية الأداء لكابل الطاقة المقاوم للدرجات الحرارة العالية

بجانب نيران الأفران المعدنية وبين المعدات ذات درجة الحرارة العالية في محطات طاقة الطاقة الجديدة ، تواجه أنظمة نقل الطاقة اختبارات درجات الحرارة تتجاوز بكثير القاعدة. بصفتها "شريان الحياة" لضمان انتقال الطاقة المستقر ، فإن القدرة التنافسية الأساسية لـ كابل الطاقة المقاوم لدرجات الحرارة العالية يتركز في أدائها العزل. هذا الأداء ليس تراكبًا بسيطًا للخصائص المقاومة للحرارة ، ولكن من خلال التصميم الدقيق للبنية الجزيئية للمادة ، فإنه يمنح الكابل القدرة على مقاومة الشيخوخة والحفاظ على العزل في بيئة درجات الحرارة العالية ، مما يحل بشكل أساسي مخاطر السلامة من الكابلات التقليدية في ظل ظروف العمل المتطرفة.
يمكن أن تلبي مواد عزل كلوريد البولي فينيل (PVC) بشكل شائع في كابلات الطاقة التقليدية متطلبات العزل الأساسية في درجة حرارة الغرفة ، ولكن خصائص بنيةها الجزيئية تحدد أوجه القصور المتأصلة في القدرة على التكيف عالية الحرارة. تتكون السلسلة الجزيئية PVC من مونومرات كلوريد الفينيل البلمرية ، مع قوى التبادلية الضعيفة وتحتوي على عدد كبير من ذرات الكلور المتحللة بسهولة. عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 70 درجة مئوية ، تبدأ السلسلة الجزيئية PVC في الخضوع للتدهور الحراري ، مما يؤدي إلى إطلاق غازات تآكل مثل كلوريد الهيدروجين ؛ إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى أعلى من 100 درجة مئوية ، فإن المادة تتخلى بسرعة وتشوهات ، يتم تدمير سلامة طبقة العزل ، ويزيد خطر التسرب بشكل حاد.
يأتي الاختراق الثوري لكابل الطاقة المقاوم للدرجات إلى درجة الحرارة العالية من البحث والتطوير وتطبيق مواد عازلة جديدة. أصبح المطاط السيليكون والبوليميد والمواد الأخرى القوة الرئيسية في مجال عزل درجة الحرارة العالية مع بنيةها الجزيئية الفريدة. يمنح هذا الهيكل المادة ثلاث مزايا أساسية: يتم توزيع السحابة الإلكترونية في النظام المترافق بالتساوي ، ويتم تعزيز طاقة الرابطة الكيميائية بشكل كبير ، بحيث تكون درجة حرارة التحلل الحراري للبوليميد تصل إلى 500 ℃ أو أعلى ، ويتم الحفاظ على درجة حرارة الاستخدام على المدى الطويل عند 260 ℃ ؛ ليس من السهل الملتوية والسلسلة الجزيئية الصلبة بسبب الحركة الحرارية ، وحتى في بيئة درجة حرارة عالية ، يمكن الحفاظ على سلامة السلسلة الجزيئية لضمان عدم وجود ثقوب أو شقوق في طبقة العزل ؛ هناك قوى فان دير والز قوية وروابط الهيدروجين بين الجزيئات ، وتشكل بنية تكديس جزيئية كثيفة ، وتمنع بشكل فعال هجرة الإلكترون والحفاظ على خصائص عازلة ممتازة. عندما يعمل الكابل في بيئة عالية درجة الحرارة تبلغ 300 ℃ في ورشة عمل معدنية ، تكون طبقة عزل البوليميد مثل درع صلب ، وتعزل الحرارة من تآكل الموصل ، ومنع حوادث الدائرة القصيرة الناجمة عن فشل العزل.
بالإضافة إلى البوليميد ، تظهر مواد عزل المطاط السيليكون أيضًا قابلية للتكيف عالية في درجة الحرارة. تتكون السلسلة الجزيئية الرئيسية من روابط الأكسجين السيليكون (SI-O). تصل طاقة الرابطة لسندات Si-O إلى 460 كيلو جول/مول ، وهو أعلى بكثير من روابط الكربون الكربونية الشائعة (C-C) ولديها استقرار حراري طبيعي. تتيح مرونة السلسلة الجزيئية المطاطية السيليكون الحفاظ على مرونة جيدة في درجات حرارة عالية ، وتجنب تكسير طبقة العزل الناتجة عن تصلب وهشاشة المادة. يتمتع مطاط السيليكون بالطاقة السطحية المنخفضة وليس من السهل امتصاص الرطوبة والشوائب ، مما يضمن موثوقية العزل في بيئات درجات الحرارة المرتفعة. في كابل اتصال العاكس لمحطة توليد الطاقة الكهروضوئية ، يمكن لطبقة عزل المطاط السيليكون تحمل درجة الحرارة العالية الناتجة عن أشعة الشمس المباشرة ومقاومة تآكل الرياح والرمل لضمان انتقال مستقر للطاقة الكهربائية.
من تصميم الهيكل الجزيئي إلى تحقيق أداء المواد ، يعيد اختراق تقنية العزل لكابل الطاقة المقاوم للدرجات الحرارة المرتفعة تعريف مستوى انتقال الطاقة في البيئات القصوى. من خلال التخلي عن العيوب الكامنة للمواد التقليدية واعتماد مواد جديدة مع هياكل جزيئية مستقرة حرارياً ، يمكن أن يستمر الكبل في الحفاظ على أداء العزل في ظروف درجات الحرارة المرتفعة.