碳纤维导线的特性及应用
碳纤维复合芯导线的特性及应用
魏国彬
(华晋焦煤公司山西吕梁 033000）
摘要：主要论述了碳纤维导线的特性及在老线路改造工程中的应用。
关键词：碳纤维导线特性线路增容、 ACCC/TW
Properties and Applications of Aluminum Conductor Composite Core
Wei Guo-bin
(Huajin Coking Coal Co.,Ltd.,Luliang 033000,Shanxi Province,China)
Abstract: This paper discusses the characteristics of Aluminum Conductor Composite Core and the transformation of the old-line engineering
Keywords: Aluminum Conductor Composite Core Features Line-compatibilizing ACCC/TW
0．引言
长期以来，架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线以及相关产品，电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求，促使各国科技人员研发各种新型导线。上世纪90年代末，人们开始尝试用复合材料代替金属材料来制作导线的承载部件，改善导线的弧垂特性，采用软铝型线代替硬铝圆单丝，提高填充率和导电率，以达到提高线路输送容量的目的。远东控股集团于2002年开始跟踪和研究导线领域这一新发展，并于2006年成功专门从事复合芯软铝绞线的研发、生产和销售，经过近几年的产品质量提升及市场化。碳纤维复合芯导线在电力行业中得到了广泛的应用。
碳纤维复合芯软铝绞线的型号为JRLX/T(J-架空导线，RL-软铝，X-型线，T-碳纤维复合材料)，规格用软铝型线标称截面和复合芯标称截面表示；国际上的通用型号为ACCC/TW （Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal wire）。
碳纤维复合芯导线由于复合芯的强度足够高，不再需要铝承担受力作用，导电的铝就可以采用退火状态的软铝，软铝的截面设计成瓦型，可大幅减少导线的外径。
随着我国各行业电力需求的不断增长，部分老旧输电线路输送能力不足，面临增容改造的压力。线路改造中，投资最大的项目是杆塔的更换，最棘手的问题是村民的土地问题，一种新型的导线“碳纤维复合芯导线”的产生，使老线路在不更换杆塔的前提下达到增容的目的。从节能、降低成本、增加输送容量、提高电网安全运行等方面综合看，推广应用具有很大的经济和社会效益。有助于构造安全，经济，环保，高效输电网络。
1.碳纤维导线的结构
碳纤维导线ACCC/TW的结构独特，内部是一根由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的复合芯，外层由一系列呈梯形截面的软铝线绞合而成。碳纤维复核芯承担导线总的力学性能，具有强度高、密度小、膨胀系数小、耐腐蚀等特点。外层软铝具有导电率高、电阻小、自阻尼性能强的特点。碳纤维复合芯与软铝线绞制而成的导线，便具有优良的性能：导线重量轻，电阻小，表面光滑不易舞动，拉力质量比大，弧垂随温度的变化小等。因此，可作为电力部门老旧线路改造、电力增容导线使用。其结构如图1-1所示。
外层软铝
碳纤维复核芯
图1-1碳纤维导线结构
2、碳纤维导线的优越特性
2.1 导线的重量轻、强度大、在相同的运行应力时弧垂小；碳纤维复合芯材料的密度小（1.9g/cm3），约为普通钢芯密度（7.8g/cm3）的1/4，标准导线中使用的钢芯绞合后强度为1244N/mm2，而碳纤维导线ACCC/TW的复合芯抗拉强度最小值可以达到2150N/mm2，为前者的1.73倍。例如，直径9.53mm的复合芯抗拉强度达到2414N/mm2，是钢芯铝绞线中钢芯强度的1.94倍；
2．2 导线的直流电阻和交流电阻小，线路运行时线损低；导线导电率高，载流量大允许运行温度180℃,可大幅度增容;
2.3导线的膨胀系数小，复合材料芯线膨胀系数仅为钢芯的1/8。在最低温到最高的运行温度范围内弛度小；
2.4导线的外径小，导线运行时的风偏及覆冰载荷小；
2.5导线耐腐蚀,使用寿命长;ACCC导线的复合芯由玻璃纤维材料制成，具有较高的耐腐蚀性能，与铝线接触不存在电腐蚀问题，可以解决长期运行中的腐蚀问题；
2.6导线表面紧凑、光滑，电晕损耗小；
3、碳纤维复合导线的主要技术要求
3.1铝线：根据目前的制造技术水平和工程的实际应用情况，提出了架空导线用软铝型线的主要技术要求：
3.1.1 尺寸及尺寸偏差
软铝型线的尺寸应符合绞线的结构技术设计要求：同一绞合层软铝型线应用相同的标称截面积，并且截面积的偏差应在2%的范围内；不同绞合层的软铝型线应用相同标称厚度，并且最大标称截面与最小标称截面的比值应不大于1.2。
3.1.2 表面质量
软铝型线表面应光洁，并不得有良好商品不相称的任何缺陷。
2.1.3 抗拉强度
软铝型线的抗拉强度应在（60-95）Mpa范围内。
3.2 碳纤维复合芯
碳纤维复合材料具有高强度、低韧性的特点，而强度和韧性是一对矛盾。为了保证碳纤维复合芯导线的适应性，进行复合芯结构的优化设计和确定碳纤维复合芯的合理强度是十分重要的。钢芯铝线常用规格的钢铝面积比是17%、13%、7%，对应的拉力重量比分别是9.3-10、8.1-9、7.4-8；对于碳纤维复合芯软铝导线，经计算可知：当芯铝面积比分别是14%、13%、11%，谈，碳纤维复合芯强度是2150Mpa时，拉力重量比分别达到12、11、10，可以满足输电线路的各种气象影响条件，并且安全系数也大幅提高。当需要更大的导线拉重比时，还可以提高导线的芯铝面积比。对于型线绞合的导线，铝面积是可以连续变化的，而不象圆线绞合时，面积的变化要受“绞合规律”的制约。
碳纤维复合芯除了自身具有高强度、比重小、线膨胀系数小的特点外，还应具有优秀的高、低温特性，优秀的卷绕、扭转特性、优秀的耐候性、耐腐蚀性、耐震动疲劳性，满意的长期热老化寿命。
碳纤维复合芯的主要技术要求：
3.2.1 表面质量
复合芯表面应光洁，并不得有良好商品不相称的任何缺陷。
3.2.2 接头
所有增强纤维不允许成束插接，成品复合芯不允许有接头。
3.2.3 抗拉强度
复合芯的抗拉强度，常温时应达到2150Mpa ，180℃。*168h 时应达到2000Mpa 。
3.2.4 缠绕及扭曲性能
复合芯以不超过5转/min 的速度，在50倍复合芯直径的芯轴上缠绕2圈，不应有裂纹，并能通过常温强拉强度试验。
3.2.5 线膨胀系数
复合芯的线膨胀系数应不大于1.7*10-6/℃.
3.2..6 密度
复合芯的密度应不大于1.9g/cm3。
3.2.7 抗紫外线
对复合芯在波长340nm 、辐照度1.55W/m2*nm 的紫外线条件下暴露1008h ，表面应不开裂，并且抗拉强度不小于2000Mpa 。
4、 工程应用
华晋公司沙曲矿将由300万吨/年改扩建为800万吨/年，110kV 变电所主变由2×25MVA 增容至2×63MVA ，原线路柳电—华晋3公里110KV 线路，华晋110KV 变电站一华晋35KV 变电站5.6公里35KV 线路,线路都为双线LGJ-150型钢芯铝绞线, 原有的导线难以满足安全供电的要求，增容后需改为LGJ-300钢芯铝绞线，但由于主要线路已运行20多年，通道复杂，线下房屋密集，原通道改造杆塔的承载力不足，需更换杆塔及塔基，重新涉及村民征地问题，工程难度及费用很大，此时最佳的选择是利用原有杆塔而另换输送容量大的导线，碳纤维复合芯导线在不增加原有杆塔的受力和导线弧垂的条件下，代替原有的普通钢芯铝绞线增加容量已被广泛应用，在经线路设计部门验算后，确定采用ACCC-185/25型碳纤维复合芯耐热导线替换原有导线能够满足改扩建后的用电需求，ACCC-185/25型碳纤维复合芯耐热导线所允许的长期运行温度为160℃，载流量为851A ，变电所最大负荷时，线路电压降约0.4U%，经验算，ACCC-185型碳纤维复合芯耐热导线能够满足华晋110kV 变电所改扩建后安全用电的需求，而工程费用及工期大为节省。
ACCC-185型碳纤维复合芯耐热导线与LGJ-150钢芯铝绞线的参数详见表8-1-1。线路改造后继续利用原有的铁塔和避雷线，将原有导线和金具替换为ACCC-185型碳纤维复合芯导线和配套的耐热型金具。
表8-1-1 碳纤维复合芯导线和钢芯铝绞线参数对照表 5、 结语
华晋公司线路增容改造工程已于2014年底完工，运行状况良好，增容效果明显，该工程的成功投入运行，获得了山西焦煤集团、地方电力、施工、监理等单位的一致好评和同行们的赞誉，为今后老旧线路需改造扩容的工程，积累了宝贵经验。由此，我们认识到碳纤维复合芯导线是一种全新结构的节能型增容导线，具有低比重、低驰度、高强度、高导电率、倍容量等特性，同时降低了工程造价，优化了路径方案，缩短施工工期。并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。特别是复合标称截面 （mm2) 计算重量 (kg/km) 计算额定
拉断力
(kN)
20℃ 直流电阻 (ohm/km) 载流量(环境温度40℃) 70℃ 100℃ 160℃ 180℃ ACCC-185/25 563 68.5
0.1568 462A 591A 851A 919A LGJ-150/25 601
54 0.1939 360A
芯外表为绝缘体的玻璃纤维层，碳芯与铝层之间不存在接触电位差，可以保护铝导体免受电腐蚀，其使用寿命是传统钢芯铝绞线的2倍，是一种“环境友好型输电线路用导线”。从保护环境、节能减排、改善人类生态环境方面来说，具有划时代的现实意义。
参考文献：
1.毛庆传，碳纤维复合芯导线的特性研究及标准化发展趋势，上海电缆研究所，2010
2.JRLX/T(ACCC)碳纤维导线产品样本，远东复合技术有限公司，2009。
3.冯卫民，碳纤维复合芯导线架设施工交流材料，福建省第二电力建设公司，2010
4、刘卫国，工矿供电技术，中国矿业大学出版社，2012
作者简介：魏国彬（1970-），男，山西矿业学院电气工程系毕业，电气工程师，从事供配电及电气控制工作。
导线连接器应用技术
导线连接器应用技术 6.2.1 技术内容 （1）技术特点 通过螺纹、弹簧片以及螺旋钢丝等机械方式，对导线施加稳定可靠的接触力。按结构分为：螺纹型连接器、无螺纹型连接器（包括：通用型和推线式两种结构）和扭接式连接器，其工艺特点见表 6.1，能确保导线连接所必须的电气连续、机械强度、保护措施以及检测维护4项基本要求。 表6.1符合GB13140系列标准的导线连接器产品特点说明 连接器类型比较项目 无螺纹型 扭接式螺纹型通用型推线式 连接原理图 例 制造标准代 号 GB 13140.3 GB 13140.5 GB 13140.2 连接硬导线 （实心或绞 合） 适用适用适用 连接未经处适用不适用适用适用
理的软导线 连接焊锡处 理的软导线 适用适用适用不适用 连接器是否参与导电参与不参与 参与/不参 与 IP防护等级IP20 IP20或IP55 IP20 安装工具徒手或使用辅助工具徒手或使用 辅助工具 普通螺丝刀 是否重复使 用 是是是 （2）施工工艺 1）安全可靠：应该是很成熟的，长期实践已证明此工艺的安全性与可靠性。 2）高效：由于不借助特殊工具、可完全徒手操作，使安装过程快捷，平均每个电气连接耗时仅10s，为传统焊锡工艺的1/30，节省人工和安装费用。 3）可完全代替传统锡焊工艺，不再使用焊锡、焊料、加热设备，消除了虚焊与假焊，导线绝缘层不再受焊接高温影响，避免了高举熔融焊锡操作的危险，接点质量一致性好，没有焊接烟气造成的工作场所环境污染。 主要施工方法：
1）根据被连接导线的截面积、导线根数、软硬程度，选择正确的导线连接器型号。 2）根据连接器型号所要求的剥线长度，剥除导线绝缘层。 3）按图6.1所示，安装或拆卸无螺纹型导线连接器。 图6.1 A推线式连接器的导线安装或拆卸示意图图 6.1 B通用型连接器的导线安装或拆卸示意图 4）按图6.2所示，安装或拆卸扭接式导线连接器。 图6.2 扭接式连接器的安装示意图 6.2.2 技术指标 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303、《建筑电气细导线连接器应用技术规程》CECS421、《低压电气装置》（第5部分：电气设备的选择和安装第52章布线系统）GB16895.6、《家用及类似用途低压电路用的连接器件》GB13140。
碳纤维的特性及应用
碳纤维的特性及应用 碳纤维是高级复合材料的增强材料，具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点，归纳如下： 一、轻质、高强度、高模量 碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3，碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此，具有高的比强度和比模量，它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模量为金属的5倍以上。由于这个优点，其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。 二、热膨胀系数小 绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定，可作为标准衡器具。 三、导热性好 通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。 四、耐化学腐蚀性好 从碳纤维的成分可以看出，它几乎是纯碳，而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外，对酸、碱和有机化学药品都很稳定，可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究，随着今后碳纤维的价格不断降低，其应用范围会越来越广。 五、耐磨性好 碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。 六、耐高温性能好 碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。 七、突出的阻尼与优良的透声纳 利用这二种特点可作为潜艇的结构材料，如潜艇的声纳导流罩等。 八、高X射线透射率 发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。 九、疲劳强度高 碳纤维的结构稳定，制成的复合材料，经应力疲劳数百万次的循环试验后，其强度保留率仍有60%，而钢材为40%，铝材为30%，而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数，碳纤维复合材料为最低。
全球碳纤维材料知名企业
全球碳纤维材料知名企业——全球碳纤维顶尖企业 东丽公司 东丽公司是一家综合型化工企业，以生产合成纤维为主，是世界最大的碳纤维生产公司，在塑料、复合材料、化工、水处理事业、电子材料、医药、医疗器械等领域在全世界各地展开着广泛的业务。创立日期 1926年1月总销售额 1兆5,460亿日元（2007年3月）员工人数约36,000人（日本国内约16,500人、海外20,100人）关连公司日本国内118家、海外在20个国家和地区有124家，合计238家经营内容（1）综合化学公司：合成纤维、树脂、薄膜、碳纤维、电子材料、医药医疗设备、水处理事业等（2）世界第一的纤维公司：从原料到聚合、纺丝、织布、印染、缝制的一条龙生产业务（3）积极开展的海外事业：为各国的经济发展（技术水平提高、扩大出口、增加就业机会）做贡献 1960年以来，在东南亚3国展开合成纤维一条龙事业、薄膜事业 1980 年以来，在欧美展开纤维、薄膜、碳纤维事业 1990年以来，在中国展开合成纤维的一条龙生产业务、塑料加工事业等 2000年以来，在经济增长地区设立控股管理公司，向地区本部制过渡（4）重视基础研究.基本技术（5）注重安全.防灾.环保及保护地球环境 西格里集团 西格里集团创建于 1992 年，由德国 SIGRI 集团与美国大湖碳素（Great Lakes Carbon）集团合并而成，总部位于德国威斯巴登。西格里集团（SGL Group - The Carbon Company）是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链。凭借对原材料透彻深入的了解、精湛的生产技术以及广泛的应用和工程技能，能够为客户提供量身定做的解决方案。通过遍布欧洲、北美和亚洲40 多个生产基地所形成的全球网络，我们与客户更加贴近。 三菱丽阳株式会社 三菱丽阳株式会社创立于1933年8月31日，是日本三菱集团旗下最著名的高分子材料制造商。所生产的聚乙烯中空纤维膜，被广泛应用在供水、排水、水处理设备及医院手术用的无菌水装置、发电厂的叶轮机液化水过滤等领域。 产品范围：MBR专用中空纤维微滤膜片、MBR专用膜组器、净水专用中空纤维微滤膜组件、水处理装置、商用/家庭用净水器、全屋净水装置。 三菱丽阳自1933年作为人造短纤维的生产公司创业以来，应用合成纤维和合成树脂领域所积累的高分子技术，不断拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴业务领域。现在，三菱丽阳集团已经建立了世界上独特且强有力的丙烯系列业务实体(MMA［甲基丙烯酸甲酯］系列及AN［丙烯腈］系列)，发展成为以此为支柱业务的高分子化学制造企业。 Hexcel Composites
导线机械特性曲线绘制
电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计 学生姓名 学号 所属学院 专业农业电气化与自动化 班级 指导教师 日期
前言 建设一条架空线输电线路,必须符合经济合理、安全适用的原则，既要充分利用材料的强度，又要保证安全运行。 对于悬挂在架空线路杆塔上的导线，外界温度变化将引起导线的伸长或缩短，而导线上的荷载变化将引起导线的弹力变形，这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知：档距一定时，导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短，将使导线应力增大，弧垂减小；反之，导线伸长，将使导线应力减小，弧垂增大。显然，在线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况，并保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。 本次设计是要绘制导线的机械特性曲线，在线路设计过程中，为了设计计算的方便，总是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果以横坐标为代表档距，纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系曲线，这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线，简称导线机械特性曲线。
目录 工程概况 (3) 1．导线型号的确定 (3) 2.各气象条件时的比载确定 (3) 3.安全系数及防振措施的确定 (4) 4.临界档距计算及辨别 (4) 4.1计算数据 (4) 4.2临界档距计算 (4) 4.3有效临界档距辨别 (5) 4.4结论 (5) 5.机械特性应力特计算 (5) 6.绘制机械特性曲线 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9)
碳纤维的性能与应用论文
碳纤维的性能与应用 系别：食品化工系 专业纺织品检验与贸易 班级：级纺检 学生姓名： 指导教师： 完成日期：
碳纤维的性能与应用 第1页共19 页 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书
碳纤维的性能与应用 第2页共19 页目录 摘要 (3) Abstract (4) 绪论 (5) 1 碳纤维的定义及其分类 (6) 1.1 什么是碳纤维 (6) 1.2 分类 (6) 2 碳纤维的制造 (6) 3 碳纤维的性能 (7) 3.1 碳纤维的优良特性 (7) 3.1.1 在纤维轴向方向显示高抗拉强度和高弹性模量 (7) 3.1.2 密度小 (7) 3.1.3 纤维细 (7) 3.1.4 不生锈、耐腐蚀 (7) 3.1.5 即耐低温,又耐高温 (7) 3.1.6 耐温度骤变，热膨胀系数小 (8) 3.1.7 常温下导热性能良好，高温下导热性能低 (8) 3.1.8 突出的导电性能 (8) 3.1.9 优良的吸附性能 (8) 3.1.10 具有耐辐射，能反射中子等特性 (9) 3.2 碳纤维的缺点 (9) 3.2.1 比较脆，怕受压和剪切 (9) 3.2.2 抗氧化性差 (9) 3.2.3 破坏前无预报 (9) 4 碳纤维的应用 (10) 4.1 碳丝 (10) 4.2 碳纤维毡和碳素短纤维 (10) 4.3 碳纤维织物 (10) 4.4 活性炭碳纤维 (10) 5 碳纤维的发展前景 (10) 6结论 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13)
碳纤维的性能与应用 摘要 碳纤维是一种新型材料，本文主要阐述了碳纤维的分类、生产制造等，碳纤维的高强度、高模量、耐高温等主要特性，及在各行业中的应用，并对其近年来的市场前景的展望，使人们对其有一定的了解。（可以说的详细些，让别人看了摘要就知道你本篇论文写了那些东西） 关键词：新型碳纤维应用 第3页共19 页
碳纤维材料性能及应用
碳纤维材料的性能及应用 碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。另外，碳纤维是指含碳量高于90％的无机高分子纤维。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。 性能特点： 碳纤维的比重小，抗拉强度高，轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。总之，碳纤维是一种力学性能优异的新材料。 应用领域： 用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。1999年发生在南联盟科索沃的战争中，北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应，其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云，这些导电性纤维使供电系统短路。 目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。目前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化：在空气中加热，维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构，以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化：在惰性气氛中加热至1200-1600度，维持数分至数十分钟，就可生成产品碳纤维；所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气，但一般多用高纯氮气。C石墨化：再在惰性气氛（一般为高纯氩气）加热至2000-3000度，维持数秒至数十秒钟；这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数），一般仅约为19克；拉力高达300KG/MM2；还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越，用途非常广泛，如制造火箭、宇宙飞船等重要材料；制造喷气式发动机；制造耐腐蚀化工设备等。羽毛球：现在大部分羽毛球拍杆由碳纤维制成。【碳纤维】carbon fibre 含碳量高于90％的无机高分子纤维。其中含
【精品】节能导线工程应用技术经济分析
淮南～南京～上海1000kV特高压交流输电 线路工程 节能导线工程应用 技术经济分析 2012年11月12日
目录 前言 .............................................. 错误!未指定书签。1综述............................................. 错误!未指定书签。 1.1线路概况和系统条件........................ 错误!未指定书签。 1.2节能导线应用背景.......................... 错误!未指定书签。 1.3工程环境条件.............................. 错误!未指定书签。2节能导线型式选择................................. 错误!未指定书签。 2。1新型节能导线介绍......................... 错误!未指定书签。 2。2适合特高压线路应用的节能导线............. 错误!未指定书签。 2.3节能导线的参数和标准...................... 错误!未指定书签。3导线机电特性..................................... 错误!未指定书签。 3。1导线弧垂................................. 错误!未指定书签。
3.3导线耐张串强度选择........................ 错误!未指定书签。 3.4导线对杆塔荷载的影响...................... 错误!未指定书签。 3。5导线摇摆角............................... 错误!未指定书签。 3.6导线防振性能.............................. 错误!未指定书签。 3。7导线蠕变和初伸长补偿..................... 错误!未指定书签。 3.8配套金具.................................. 错误!未指定书签。 3.9中强度铝合金绞线放松张力使用分析.......... 错误!未指定书签。 3.10小结..................................... 错误!未指定书签。4交流电阻及能耗计算............................... 错误!未指定书签。 4.1节能导线的交流电阻计算研究................ 错误!未指定书签。 4.2导线交流电阻比较.......................... 错误!未指定书签。
碳纤维性能的优缺点及其对策
碳纤维性能的优缺点及其对策 现面以结构加固用的碳纤维布为例说明碳纤维的性能： 碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理，该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右，基本上不增加构件截面，能保证碳素纤维布与原构件共同工作。 1、碳纤维介绍 碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。 2、环氧树脂 不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用，例如底涂树脂；以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用，例如环氧粘结树脂等。 （1）环氧树脂简介 仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。因此，环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能，适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度；粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片，有很强的粘结力。依使用温度的不同，树脂还分为夏用及冬用类树脂。 2、碳纤维材料与其他加固材料对比 （1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。 （2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。 （3）疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。 （4）重量：约为钢材的五分之一。 （5）与碳纤维板的比较：碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面，而板材更适用于规则构件表面。此外，由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如片材。
导体的伏安特性曲线
根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有 ( ) A.导体两端的电压越大，电阻就越大 B.导体中的电流越大，电阻就越小 C.比较几只电阻的I －U 图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属于阻值较大的那个电阻的 D.由I ＝U R 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 答案：D 以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是( ) A.这四个图象都是伏安特性曲线 B.这四种电学元件都是线性元件 C.①②是线性元件，③④是非线性元件 D.这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻 答案：C 为探究小灯泡L 的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光．由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I 图象应是（ ） 答案：C 一个阻值为R 的电阻两端加上电压U 后，通过电阻横截面的电荷量q 随时间变化的图象如图所示，此图象的斜率可表示为 ( ) A.U B.R C.U R
D.1 R 答案：C 某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U—I坐标系中描点，得到了图中a、b、c、d四个点．比较这四个电阻值的大小，其中正确的是（） A.Ra＞Rb=Rc＞Rd B.Ra＞Rb＞Rc＞Rd C.Ra＜Rb=Rc＜Rd D.Ra＜Rb＜Rc＜Rd 答案：A 某同学做三种导电元件的导电性能实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I－U图象，如图所示，则下述判断正确的是() A.只有乙图正确 B.甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大 C.甲、丙不遵从欧姆定律，肯定不可能正确 D.甲、乙、丙三个图都可能正确，并不一定有较大误差 答案：D 如下图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是() A.加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大 B.加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小 C.无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以二极管是非线性元件 D.二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线 答案：C
半导体及其应用(精)
半导体及其应用 一、教学目标 1．知道什么是半导体 2．了解半导体的导电特性 3．了解半导体的应用 二、教学重点 了解半导体的导电特性 三、教学方法 实验演示 四、教具 演示用欧姆表，热敏电阻，光敏电阻，火柴，手电筒等 五、课时安排 0.5课时 六、教学过程 （一）引入新课 用提问的方式复习上节课学习的知识： 1．什么是导体？其电阻与哪些因素有关？写出电阻定律的表达式。 2．导体的电阻率跟什么有关？导体的电阻率和导体的电阻有何区别？ 待学生回答后，教师：本节课学习有关半导体的知识。 （二）进行新课 1．什么是半导体 金属导体的电阻率一般约为10-8Ω·ｍ~10-6Ω·ｍ 绝缘体的电阻率一般约为108Ω·ｍ~1018Ω·ｍ 半导体的电阻率一般约为10-5Ω·ｍ~106Ω·ｍ 2．半导体的导电性能 【演示】（1）将半导体热敏电阻（或锗材料三极管3AX系列，e—c极反接）与演示
用欧姆表串联，此时表盘指示电阻较大。将火柴燃烧并靠进热敏电阻时，欧姆表显示其阻值急剧减小。 【结论】①半导体材料的电阻率随温度升高而减小，称为半导体的热敏特性。 【演示】（2）将半导体光敏电阻（或玻璃壳3AX81三极管外壳漆皮刮掉，使用e—c 极）与演示用欧姆表串联，此时表盘指示电阻较大。用手电筒照射光敏电阻时，欧姆表显示其阻值急剧减小。 【结论】②半导体材料的电阻率随光照而减小，称为半导体的光敏特性。 【演示】（2）将半导体光敏电阻（或玻璃壳3AX81三极管外壳漆皮刮掉，使用e—c 极）与演示用欧姆表串联，此时表盘指示电阻较大。用手电筒照射光敏电阻时，欧姆表显示其阻值急剧减小。 半导体还有一个重要特性： ③半导体材料中掺入微量杂质也会使它的电阻率产生急剧变化，称为半导体的掺杂特性。 3．半导体导电特性的应用及发展 1906年真空三极管的发明，为上个世纪上半叶无线电和电话的发展奠定了基础。1947年，美国贝尔研究所的巴丁、肖克莱、布拉坦研制出第一个晶体三极管。它的出现成为上世纪下半叶世界科技发展的基础。其功耗极低，而且可靠性高，转换速度快，功能多样，尺寸又小，因而成为当时出现的数字计算机的理想器件，并很快在无线电技术和军事上获得广泛的应用。由于研制成晶体管，他们三人获得1956年诺贝尔物理学奖。 半导体材料在目前的电子工业和微电子工业中主要用来制作晶体管、集成电路、固态激光器等器件。我们现在常见的晶体管有两种，即双极型晶体管和场效应晶体管，他们都是计算机的关键器件。前者是计算机中央处理器装置（即对数据进行操作部分）的基本单元，后者是计算机存储器的基本单元。两种晶体管的性能在很大程度上均依赖于原始硅晶体的质量。 砷化镓单晶材料是继锗、硅之后发展起来的新一代半导体材料。它具有迁移率高、禁带宽度大等特点，在工作速度、频率、光电性能和工作环境许多方面有着不可比拟的
碳纤维导线的特性及应用
碳纤维导线的特性及应用 韩国聚1赵功展2齐文灿1、2 (1.平顶山电力设计院；2.平顶山供电公司；河南平顶山市，467001） 摘要：主要论述了碳纤维导线的特性及在老线路改造工程中的应用。 关键词：碳纤维导线特性拐点 ACCC/TW ACSR Properties and Applications of Aluminum Conductor Composite Core HAN Guo-ju et al (Pingdingshan Electric Power Design Institute, Pingdingshan467001,Henan Province,China) Abstract: This paper discusses the characteristics of Aluminum Conductor Composite Core and the transformation of the old-line engineering Keywords:Aluminum Conductor Composite Core Features Knee ACCC/TW ACSR 0引言 随着我国电力需求的不断增长，许多电力线路面临增容的压力。线路增容最经济的办法之一是利用原有杆塔只更换导线。而利用原有杆塔的前提条件是，更换的导线荷载不能超过原有杆塔的设计条件。为此，新更换的导线一般不能采用普通的钢芯铝绞线ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced),而是采用新型的增容导线。这种新型导线一般具备这样三个特点：一是弧垂随温度的变化小；二是质量轻、外径小；三是具有输送大电流的能力。而碳纤维复合芯软铝绞线（以下简称碳纤维导线）ACCC/TW(Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal Wire)是典型的品质优良的增容导线品种之一。 1.碳纤维导线的结构 碳纤维导线ACCC/TW的结构独特，内部是一根由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的复合芯，外层由一系列呈梯形截面的软铝线绞合而成。碳纤维复核芯承担导线总的力学性能，具有强度高、密度小、膨胀系数小、耐腐蚀等特点。外层软铝具有导电率高、电阻小、自阻尼性能强的特点。碳纤维复合芯与软铝线绞制而成的导线，便具有优良的性能：导线重量轻，电阻小，表面光滑不易舞动，拉力质量比大，弧垂随温度的变化小等[1]。因此，可作为电力部门老旧线路改造、电力增容导线使用。其结构如图1-1所示。 外层软铝 碳纤维复核芯 图1-1碳纤维导线结构 2.碳纤维导线的特性 2.1.抗拉强度高 目前各设计院广泛采用的钢芯铝绞线基本上仍为GB1197-83标准中的型式，该标准导线中使用的钢芯绞合后强度为1244N/mm2，而碳纤维导线ACCC/TW的复合芯抗拉强度最小值可
碳纤维材料的性能
碳纤维材料的性能及应用 摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词：碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、
碳纤维及其复合材料的发展及应用_上官倩芡
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
碳纤维复合材料应用研究报告Word版
碳纤维复合材料应用研究报告 摘要：本文对碳纤维复合材料的应用进行了综述，介绍了目前碳纤维复合材料的优异性能、国内外发展现状及趋势及在其所应用领域中的发展前景。同时，也指出了碳纤维复合材料在应用和发展中所存在的问题，并给出了解决这些问题的对策及建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用前景 1 前言 碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体与树脂、陶瓷及金属等基体复合而成的结构材料。碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90% 以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维除了具有十分优异的力学性能外，碳纤维还具有低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、穿透性高等优良性能[1]。基于此，到目前为止，用碳纤维与其他基体复合而成的先进基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料。 碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比有许多优良的性能，如表1-1所示[2]： 表1-1 各材料性能比较 通过比较可知，（1）碳纤维复合材料比强度是钢SAE1010（冷轧）的近20倍，是铝6061-T6 的近10倍；其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。因此其具有高的比强度和比模量。（2）大多数碳纤维复合材料可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁，达到性能最佳。（3）碳纤维复合材料密度低，质量轻，能有效减轻构件重量。除此之外，碳纤维复合材料还有多选择性成型工艺、良好的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性等。
由于碳纤维复合材料具有优于其他材料的性能，世界各国都在大力发展碳纤维复合材料。2013年碳纤维复合材料总产值147亿美元，其中CFRP产值94亿美元，约占64%。碳纤维复合材料的需求7.2万t，2020年预计需求量将达14.6万t（图1-1），2010—2020年全球碳纤维复合材料年均增长率都将超过11%[3][4]。 2016、2020年的需求量为预测值。 图1-1 2011—2020年全球碳纤维和碳纤维复合材料的需求量 其中，欧洲的碳纤维复合材料需求占全球市场的40 %，美国占25 %，中国占20 %，其他国家与地区的碳纤维复合材料占市场份额在15 %上下。其中中国市场对碳纤维的需求每年也在逐步增加，中国碳纤维复合材料市场需求如图1-2所示： 图1-2 中国碳纤维复合材料市场需求 2015年，碳纤维制造商日本帝人公司扩大碳纤维复合材料合作领域，其目标是将他们
半导体的导电特性(精)
自然界的各种物质就其导电性能来说，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。 半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗等，它们的电阻率通常在之间。半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。如纯净的半导 体单晶硅在室温下电阻率约为，若按百万分之一的比例 掺入少量杂质（如磷）后，其电阻率急剧下降为，几乎降低了一百万倍。半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。 1.1.1 本征半导体 图1.1.1 硅原子的简化模型 常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。所谓单晶，是指整块晶体中的原子按一定规则整齐地排列着的晶体。非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。
1.本征半导体的原子结构 半导体锗和硅都是四价元素，其原子结构示意图如图1.1.1所示。它们的最外层都有4个电子，带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核。惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性。 2.本征激发 在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合。每一个原子的价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。这对价电子是每两个相邻原子共有的，它们把相邻原子结合在一起，构成所谓共价键的结构，如图1.1.2所示。 图 1.1.2 本征硅共价键结构 一般来说，共价键中的价电子不完全象绝缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子，将这种物理现象称作为本征激发。 理论和实验表明：在常温（T＝300K）下，硅共价键中的价电子只要获得大于电离能E G（＝1.1eV）的能量便可激发成为自由电子。本征锗的电离能更小，只有0.72eV。 当共价键中的一个价电子受激发挣脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称“空穴”。当空穴出现时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来使该价电子原来所在共价键中出现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再出现新的空穴。价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相反。为了区别于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正电荷的载流子。 在本征半导体内部自由电子与空穴总是成对出现的，因此将它们称作为电子-空穴对。当自由电子在运动过程中遇到空穴时可能会填充进去从而恢复一个共价键，与此同时消失一个“电子-空穴”对，这一相反过程称为复合。 在一定温度条件下，产生的“电子—空穴对”和复合的“电子—空穴对”数量相等时，形成相对平衡，这种相对平衡属于动态平衡，达到动态平衡时，“电子-空穴对”维持一定的数目。 可见，在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而金属导体中只有自由电子一种载流子，这也
碳纤维导线的特性及应用
碳纤维复合芯导线的特性及应用 魏国彬 (华晋焦煤公司山西吕梁 033000） 摘要：主要论述了碳纤维导线的特性及在老线路改造工程中的应用。 关键词：碳纤维导线特性线路增容、 ACCC/TW Properties and Applications of Aluminum Conductor Composite Core Wei Guo-bin (Huajin Coking Coal Co.,Ltd.,Luliang 033000,Shanxi Province,China) Abstract: This paper discusses the characteristics of Aluminum Conductor Composite Core and the transformation of the old-line engineering Keywords: Aluminum Conductor Composite Core Features Line-compatibilizing ACCC/TW 0．引言 长期以来，架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线以及相关产品，电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求，促使各国科技人员研发各种新型导线。上世纪90年代末，人们开始尝试用复合材料代替金属材料来制作导线的承载部件，改善导线的弧垂特性，采用软铝型线代替硬铝圆单丝，提高填充率和导电率，以达到提高线路输送容量的目的。远东控股集团于2002年开始跟踪和研究导线领域这一新发展，并于2006年成功专门从事复合芯软铝绞线的研发、生产和销售，经过近几年的产品质量提升及市场化。碳纤维复合芯导线在电力行业中得到了广泛的应用。 碳纤维复合芯软铝绞线的型号为JRLX/T(J-架空导线，RL-软铝，X-型线，T-碳纤维复合材料)，规格用软铝型线标称截面和复合芯标称截面表示；国际上的通用型号为ACCC/TW （Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal wire）。 碳纤维复合芯导线由于复合芯的强度足够高，不再需要铝承担受力作用，导电的铝就可以采用退火状态的软铝，软铝的截面设计成瓦型，可大幅减少导线的外径。 随着我国各行业电力需求的不断增长，部分老旧输电线路输送能力不足，面临增容改造的压力。线路改造中，投资最大的项目是杆塔的更换，最棘手的问题是村民的土地问题，一种新型的导线“碳纤维复合芯导线”的产生，使老线路在不更换杆塔的前提下达到增容的目的。从节能、降低成本、增加输送容量、提高电网安全运行等方面综合看，推广应用具有很大的经济和社会效益。有助于构造安全，经济，环保，高效输电网络。 1.碳纤维导线的结构 碳纤维导线ACCC/TW的结构独特，内部是一根由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的复合芯，外层由一系列呈梯形截面的软铝线绞合而成。碳纤维复核芯承担导线总的力学性能，具有强度高、密度小、膨胀系数小、耐腐蚀等特点。外层软铝具有导电率高、电阻小、自阻尼性能强的特点。碳纤维复合芯与软铝线绞制而成的导线，便具有优良的性能：导线重量轻，电阻小，表面光滑不易舞动，拉力质量比大，弧垂随温度的变化小等。因此，可作为电力部门老旧线路改造、电力增容导线使用。其结构如图1-1所示。 外层软铝 碳纤维复核芯
活性碳纤维的特性
活性碳纤维的特性 1) 吸附量大 活性碳纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）的吸附量比粒状活性炭（ GAC ）大几倍至十几倍。对无机气体也有较好的吸附能力。对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比 GAC 高 5 — 6 倍。对微生物及细菌也有很好的吸附能力（如对大肠杆菌的吸附率可达 94 — 99% ）。对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对于吸附质的浓度在几 ppm 级时仍可保持很好的吸附量，而 GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。 2) 吸附速度快 对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快，对液体的吸附也可很快达到吸附平衡，其吸附速率比 GAC 高数十倍至数百倍。 3) 再生容易，脱附速度快 在多次吸附和脱附过程中，仍能保持原有的吸附性能。如用 120-150 ℃蒸汽或热空气再生处理 ACF 10-30 分钟即可达到完全脱附。 4) 耐热性好 在惰性气体中可耐高温 1000 ℃以上，在空气中的着火点高达 500 ℃以上。 5) 耐酸、耐碱，具有较好的导电性能和化学稳定性。 6) 灰份少。 7) 成型性好，易加工成毡、丝、布、纸等形态。 活性碳纤维的介绍 一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭（AC）和颗粒状活性炭(GAC)，上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维（ Activated Carbon Fibers, /ACF ）。国内在七十年代末八十年初, 也研发出活性碳纤维。因为活性炭纤维其表面遍布微孔，以及可经二次加工，成为不同形态的毡及布状的材料，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点 活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点：（一）、比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近
碳纤维的应用领域及前景
碳纤维的应用领域及前景 carbonfibre application 作者(writer)：杨成刚 Gang chengyang 摘要（Abrtrant）： 1 碳纤维的成分结构 2 碳纤维的应用领域 3 碳纤维的发展前景 关键词（Keywords） 乱层石墨复合材料关键材料军工业民用行业潜力极大 正文（Text） 碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。碳纤维编织布 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。碳纤维 1994年至2002年左右，随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究，使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。现在国内已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。同时，碳纤维发热产品，碳纤维采暖产品，碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前，以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM)，对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策，1994年3月，COCOM虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特别是高性能PAN基原丝技术，即使我国进入WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外，别无其它选择。因此，国外尤其是碳纤维生产技术领先的日韩等国对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度，只有为数很少的中国企业能够与其建立合作关系，拥有其产品的进口渠道。碳纤维广泛用于民用，军用，建筑，化工，工业，航天等领域。 ------------ 在人们印象中，碳纤维更多地与航空航天、军工产品及国防建设联系在一起，由于投资门槛高、技术难度大，特别是日本东丽 30 年"修得正果"的经历，一度让技术与资金均相对薄弱的中国化纤企业望而却步，导致了中国碳纤维长期严重依赖进口的状况。然而， 2004 年以来国际市场上出现以碳纤维为代表的高性能纤维供不应求的局面，已不仅仅影响到我国