היתרונות של חוט מוליך סיבי פחמן

כשזה מגיע לחוטים, אנחנו חושבים תחילה על חוטי נחושת, חוטי אלומיניום, חוטי ברזל וחוטי מתכת אחרים.כולם עשויים משרטוט חוטי מתכת טהור.הסיבה שבגללה משתמשים במתכות היא שלכל המתכות יש מוליכות חשמלית טובה.הסיבה למתכות יש מוליכות חשמלית טובה היא בגלל שלאטומי המתכת יש פחות אלקטרונים חיצוניים.לאחר שילובם לקבוצות אטומיות, גם בשכבה החיצונית של כל אטום יש רק אלקטרונים אחד או שניים והיא מסתובבת סביבו, כך שבשכבה החיצונית של האטום יש רק אלקטרוני אחד או שניים.יהיו יותר מקומות פנויים של אלקטרונים בשכבה, כך שהאלקטרונים הזרים יכולים בקלות להיכנס ולנוע, והמתכת קלה להוליך חשמל, כך שהחוטים שראינו הם בעצם מתכת.
בשל המוליכות הטובה של המתכת, החוטים הנוכחיים הם בעצם מתכת.האם ניתן להחליף את החוטים בחומרים אחרים ללא מגע?אפשרי גם, כמו סיבי פחמן.
חברים רבים יודעים שסיבי פחמן הם קשים מאוד, אבל הם לא יודעים שסיבי פחמן מסוימים הם מוליכים.הסיבה לכך היא שלסיבים כאלה מבנה אטומי דומה לגרפיט, והגרפיט הוא מוליך טוב, שהוא מעין יסוד פחמן.אלוטרופים, כל אטום פחמן בגרפיט מחובר עם שלושה אטומי פחמן נוספים סביבו, המסודרים במבנה משושה דמוי חלת דבש, שבו כל אטום פחמן פולט אלקטרון חופשי, כך שהגרפיט מוליך חשמל.הביצועים טובים מאוד, גבוהים בערך פי 100 מאלו של חומרים לא מתכתיים רגילים.
עם זאת, למרות זאת, הולכת הזרם בחוט המרוכב של סיבי פחמן אינה תלויה בסיבי פחמן, כי המוליכות של סיבי פחמן עדיין לא טובה כמו זו של מתכת.השרף משלב את חוטי סיבי הפחמן המסודרים לאורך למכלול, מה שהופך את סיבי הפחמן לפחות מוליכים, כך שסיבי הפחמן כאן לא משמשים להולכת חשמל, אלא לשאת משקל.המבנה של חוט הליבה המרוכב של סיבי פחמן דומה לזה של חוט אלומיניום קונבנציונלי בעל ליבות פלדה.הוא מחולק גם לחוט הליבה הפנימי וחוט אלומיניום פני השטח.חוט הליבה נושא את רוב הלחץ המכני של החוט עצמו, בעוד חוט האלומיניום החיצוני נושא את משימת זרימת הזרם.
מסתבר שהחוטים נושאי העומס בחוטים הם כולם חוטי פלדה, בדרך כלל חבלי פלדה מעוותים מ-7 גדילים של חוטי פלדה, והחלק החיצוני הוא חוט אלומיניום המורכב מעשרות גדילי חוטי אלומיניום, אך חומר סיבי הפחמן. חוט חומר הוא גדיל אמצעי של חומר מורכב מסיבי פחמן, והחלק החיצוני הוא מרובע.חוט אלומיניום רב-גדילי, כפי שמוצג באיור למטה, השמאלי הוא חוט אלומיניום תיל הפלדה, והימין הוא חוט הליבה המרוכב של סיבי פחמן.
אנו יודעים שלמרות שלפלדה יש ​​חוזק מתיחה וקשיחות טובה, הצפיפות שלה גדולה מאוד, ולכן היא כבדה מאוד, אבל הצפיפות של חומרים מרוכבים סיבי פחמן קטנה בהרבה, רק 1/4 מפלדה, ומשקלה זהה רק כרך.עם זאת, כוח המתיחה והקשיחות של סיבי פחמן טובים יותר מזה של פלדה, בדרך כלל לפחות פי שניים מכוח המתיחה של פלדה, ולכן המטרה העיקרית של שימוש בחומרים מרוכבים של סיבי פחמן היא להפחית את משקל החוט, ואת אותו עובי של סיבי פחמן מכיוון שהמשיכה טובה יותר, הוא יכול גם לשאת יותר חוטי אלומיניום, מה שהופך את החוט או הכבל לעבה יותר כדי להעביר יותר זרם.
מכיוון שלחוט המרוכב של סיבי פחמן יש את התכונות המצוינות שהוזכרו לעיל של צפיפות נמוכה, משקל קל, כוח מתיחה גדול וקשיחות חזקה, אם ניתן להשתמש בחומר זה במשך זמן רב, סביר להניח שהוא יחליף את חוט הפלדה וחוט האלומיניום. העתיד.לחוט הנפוץ ולחוט סיבי הפחמן יש אפקט חימום כאשר הוא מופעל, כך שהוא ישמש גם כחוט חימום בתעשיות מסוימות.לכן, החוט הנוכחי הוא לא בהכרח מתכת, וגם החוט הלא מתכתי יופיע יותר ויותר לעתים קרובות יותר.