مواد عایق جدید یک مانع محافظ عملکرد برای کابل برق مقاوم در برابر دمای بالا ایجاد می کند

در کنار شعله های آتش کوره های متالورژی و بین تجهیزات با دمای بالا در نیروگاه های انرژی جدید، سیستم های انتقال نیرو با آزمایش های دمایی بسیار فراتر از حد معمول روبرو هستند. به عنوان "خط نجات" برای اطمینان از انتقال انرژی پایدار، رقابت اصلی از کابل برق مقاوم در برابر دمای بالا در عملکرد عایق آن متمرکز است. این عملکرد یک برهم نهی ساده از خواص مقاوم در برابر حرارت نیست، بلکه از طریق طراحی دقیق ساختار مولکولی مواد، به کابل توانایی مقاومت در برابر پیری و حفظ عایق را در یک محیط با دمای بالا می‌دهد و اساساً خطرات ایمنی کابل‌های سنتی را در شرایط کاری شدید حل می‌کند.
مواد عایق پلی وینیل کلراید (PVC) که معمولاً در کابل‌های برق سنتی استفاده می‌شوند، می‌توانند نیازهای عایق اولیه را در دمای اتاق برآورده کنند، اما ویژگی‌های ساختار مولکولی آنها کمبودهای ذاتی در سازگاری با دمای بالا را تعیین می‌کند. زنجیره مولکولی PVC از مونومرهای وینیل کلرید پلیمریزه شده، با نیروهای بین زنجیره ای ضعیف تشکیل شده و حاوی تعداد زیادی اتم کلر است که به راحتی تجزیه می شوند. هنگامی که دمای محیط از 70 درجه سانتیگراد فراتر رود، زنجیره مولکولی PVC شروع به تخریب حرارتی می کند و گازهای خورنده مانند کلرید هیدروژن را آزاد می کند. اگر دما بیشتر از 100 درجه سانتیگراد افزایش یابد، مواد به سرعت نرم شده و تغییر شکل می دهند، یکپارچگی لایه عایق از بین می رود و خطر نشت به شدت افزایش می یابد.
پیشرفت انقلابی کابل برق مقاوم در برابر دمای بالا ناشی از تحقیق و توسعه و استفاده از مواد عایق جدید است. لاستیک سیلیکونی، پلی آمید و سایر مواد با ساختار مولکولی منحصر به فرد خود به نیروی اصلی در زمینه عایق حرارتی بالا تبدیل شده اند. این ساختار به ماده سه مزیت اصلی می دهد: ابر الکترونی π در سیستم مزدوج به طور مساوی توزیع می شود و انرژی پیوند شیمیایی به طور قابل توجهی افزایش می یابد، به طوری که دمای تجزیه حرارتی پلی آمید تا 500 درجه سانتیگراد یا بالاتر است، و دمای استفاده طولانی مدت به طور پایدار در 260 درجه سانتیگراد حفظ می شود. زنجیره مولکولی سفت و سخت به دلیل حرکت حرارتی به راحتی پیچ خورده و شکسته نمی شود و حتی در یک محیط با دمای بالا می توان یکپارچگی زنجیره مولکولی را حفظ کرد تا اطمینان حاصل شود که هیچ سوراخ یا شکافی در لایه عایق وجود ندارد. نیروهای واندروالسی قوی و پیوندهای هیدروژنی بین مولکول ها وجود دارد که ساختار مولکولی متراکم را تشکیل می دهد، به طور موثری از مهاجرت الکترون ها جلوگیری می کند و خواص دی الکتریک عالی را حفظ می کند. هنگامی که کابل در یک محیط با دمای بالای 300 درجه در یک کارگاه متالورژی کار می کند، لایه عایق پلی آمید مانند یک زره جامد است، گرما را از فرسایش هادی جدا می کند و از حوادث اتصال کوتاه ناشی از شکست عایق جلوگیری می کند.
علاوه بر پلی آمید، مواد عایق لاستیکی سیلیکونی نیز سازگاری منحصر به فرد با دمای بالا را نشان می دهند. زنجیره مولکولی اصلی آن از پیوندهای سیلیکون-اکسیژن (Si-O) تشکیل شده است. انرژی پیوند پیوندهای Si-O تا 460 کیلوژول بر مول است که بسیار بالاتر از پیوندهای معمول کربن-کربن (C-C) است و پایداری حرارتی طبیعی دارد. انعطاف‌پذیری زنجیره مولکولی لاستیک سیلیکونی آن را قادر می‌سازد تا خاصیت ارتجاعی خوبی را در دماهای بالا حفظ کند و از ترک خوردن لایه عایق ناشی از سخت شدن و شکنندگی مواد جلوگیری کند. لاستیک سیلیکونی انرژی سطحی پایینی دارد و به راحتی رطوبت و ناخالصی ها را جذب نمی کند، و اطمینان بیشتر عایق را در محیط های با دمای بالا تضمین می کند. در کابل اتصال اینورتر نیروگاه فتوولتائیک، لایه عایق لاستیکی سیلیکونی می تواند دمای بالای تولید شده توسط نور مستقیم خورشید را تحمل کند و در برابر فرسایش باد و شن مقاومت کند تا از انتقال پایدار انرژی الکتریکی اطمینان حاصل کند.
از طراحی ساختار مولکولی تا تحقق عملکرد مواد، پیشرفت فناوری عایق کابل برق مقاوم در برابر دمای بالا، استاندارد انتقال نیرو در محیط‌های شدید را دوباره تعریف می‌کند. با کنار گذاشتن عیوب ذاتی مواد سنتی و استفاده از مواد جدید با ساختارهای مولکولی پایدار حرارتی، کابل می‌تواند عملکرد عایق را در شرایط دمای بالا حفظ کند.