Når det kommer til ledninger, tænker vi først på kobbertråde, aluminiumstråde, jerntråde og andre metaltråde.De er alle lavet af ren metaltrådstrækning.Grunden til at der bruges metaller er, at alle metaller har en god elektrisk ledningsevne.Grunden til, at metaller har god elektrisk ledningsevne, er, at metalatomerne har færre ydre elektroner.Efter at de er kombineret i atomgrupper, har det ydre lag af hvert atom også kun en eller to elektroner og roterer omkring det, så det ydre lag af atomet kun har en eller to elektroner.Der vil være flere elektrontomrum i laget, så de fremmede elektroner nemt kan komme ind og bevæge sig, og metallet er let at lede strøm, så de ledninger, vi har set, er grundlæggende metal.
På grund af metals gode ledningsevne er de nuværende ledninger grundlæggende af metal.Kan ledningerne erstattes af andre berøringsfrie materialer?Også muligt, som kulfiber.
Mange venner ved, at kulfiber er meget sejt, men de ved ikke, at nogle kulfibre er ledende.Det skyldes, at sådanne fibre har en atomstruktur, der ligner grafit, og grafit er en god leder, som er en slags kulstofelement.Allotroper, hvert kulstofatom i grafit er forbundet med tre andre kulstofatomer omkring det, arrangeret i en honeycomb-lignende sekskantet struktur, hvor hvert kulstofatom udsender en fri elektron, så grafit leder elektricitet.Ydeevnen er meget god, omkring 100 gange højere end for almindelige ikke-metalliske materialer.
Alligevel afhænger ledningen af strømmen i kulfiberkomposittråden ikke af kulfiber, fordi kulfiberens ledningsevne stadig ikke er så god som metals.Harpiksen integrerer de på langs arrangerede kulfiberfilamenter til en helhed, hvilket gør kulfiberen mindre ledende, så kulfiberen her bruges ikke til at lede elektricitet, men til at bære vægt.Strukturen af kulfiberkompositkernetråden ligner strukturen for den konventionelle ståltrådede aluminiumtråd.Den er også opdelt i den indvendige kernetråd og overfladen af aluminiumstråd.Kernetråden bærer det meste af den mekaniske belastning af selve ledningen, mens den ydre aluminiumtråd bærer strømningsopgaven.
Det viser sig, at de bærende ledninger i ledningerne alle er ståltråde, normalt stålwirer snoet af 7 tråde stålwirer, og ydersiden er en aluminiumstråd sammensat af snesevis af tråde af aluminiumstråde, men kulfiberkompositten materialetråd er en midterstreng af kulfiberkompositmateriale, og ydersiden er firkantet.Flerstrenget aluminiumstråd, som vist i figuren nedenfor, venstre er ståltråd aluminiumtråd, og højre er kulfiber komposit kernetråd.
Vi ved, at selvom stål har god trækstyrke og sejhed, er dens densitet meget stor, så den er meget tung, men tætheden af kulfiberkompositmaterialer er meget mindre, kun 1/4 af stål, og dens vægt er kun den samme bind.Imidlertid er trækkraften og sejheden af kulfiber bedre end stål, generelt mindst to gange stålets trækkraft, så hovedformålet med at bruge kulfiberkompositmaterialer er at reducere vægten af tråden og den samme tykkelse af kulfiber Fordi trækket er bedre, kan det også bære mere aluminiumtråd, hvilket gør ledningen eller kablet tykkere til at føre mere strøm.
Da kulfiberkomposittråden har de ovennævnte fremragende egenskaber med lav densitet, let vægt, stor trækkraft og stærk sejhed, hvis dette materiale kan bruges i lang tid, er det sandsynligt, at det erstatter ståltråden og aluminiumtråden i fremtiden.Den almindeligt anvendte ledning og kulfibertråden har en varmeeffekt, når den er spændt, så den vil også blive brugt som varmetråd i nogle industrier.Derfor er den nuværende ledning ikke nødvendigvis et metal, og den ikke-metalliske ledning vil også mere og mere dukke op oftere.
Indlægstid: 15. september 2022