فناوری نانو در چند دهه اخیر طرفداران بسیاری در صنعت کابل و سیم پیدا کرده است. الیاف نانولوله کربنی یکی از دستاوردهای مهم این فناوری می‌باشد. این نانولوله‌ها کاربردهای قابل توجهی در تولید انواع کابل برق دارند. الیاف نانولوله کربنی (CNT) با هدایت الکتریکی بالا و به مراتب بهتر از مس تأثیر قابل توجهی در کاهش تلفات دارند که منجر به صرفه جویی قابل توجه در مصرف زغال سنگ و گاز و کاهش انتشار کربن در صنعت برق می‌شود. علاوه بر رسانایی الکتریکی نانولوله‌های کربنی، آنها از استحکام مکانیکی بسیار خوبی برخوردار هستند.
نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر مواد پلیمری و نانوذرات خاک رس نیز می‌توانند برای بهبود خواص عایق پوشش الکتریکی استفاده شوند. این مواد علاوه بر خواص مکانیکی خوب، دارای خواص دیگری از جمله مقاومت بالا در برابر حریق برای عایق سیم هستند.
ساختمان کابل
امروزه در صنعت برق بخش عظیمی از توزیع انرژی الکتریکی، به ویژه در کابل فشار ضعیف بوسیله کابل برق انجام می‌گیرد. البته برای انتقال انرژی الکتریکی کابل فشار متوسط و کابل برق فشار قوی نیز در برخی موراد از کابلهای مخصوص استفاده می‌شود. کاربرد کابلها در تاسیسات الکتریکی بسیار وسیع و دارای اهمیت زیادی است. کابلهای برق به دلیل شرایط مختلف و کاربردهای گوناگونی که ممکن است داشته باشند در مدل‌ها و ساختارهای مختلفی تولید می‌شوند. کابلها مواد اصلی یک پروژه سیم کشی را تشکیل می‌دهند.
اگر این مواد به درستی انتخاب نشوند کل پروژه را مختل می‌کنند. بهتر است قبل از انتخاب هر نوع کابل و سیم از ساختمان و ویژگی‌های آنها به طور کامل آگاهی داشته باشید. کلیه کابلهای برق از لحاظ ولتاژ کاری، متریال و کاربرد مدل‌های مختلفی دارند. کارخانه تولید سیم و کابل در اصفهان با نام تجاری پارسیان دارای تجربه بسیار طولانی در بخش تولید و فروش انواع سیم و کابل می‌باشد. برای انتخاب بهترین گزینه برای پروژه خود باید از تولید کنندگان معتبر خرید کنید. برای این منظور به صفحه محصولات پارسیان کابل مراجعه نموده و بهترین محصولات را با کیفیت بالا خریداری نمایید.
بیشتر بخوانید:روکش سیم و کابل
کابلها از ســه قســمت اصلی تشکیل شده‌اند که عبارتند از: هادي، عایق و بخش روکش خارجی. قســمت اصلی کابل که همان هادي آن است، وظیفه هدایت جریان را به عهده دارد. پس از سیم یک لایه عایق روي هادي کابل پیچیده می‌شود که هادیهای کابل را از یکدیگر و نیز محیط اطراف جدا می‌سازد. تعداد زیادي از کابلها نظیر کابلهای فشــار ضعیف، مخابرات و… فقط داراي همین دو جزء می‌باشند، ولی با افزایش ولتاژ، ساختمان کابلها نیز پیچیده‌تر می‌شود. بخش روکش خارجی، کابل را در مقابل صدمات مکانیکی، شیمیایی و … حفظ می‌کند.
هادی کابل قســمت اصلی كابل اســت كه جریان الكتریكی را هدایت کرده و از جنس مس و آلومینیوم است. می‌کند. هادی كابل ممكن است به صورت رشته‌های، مفتولی، گرد یا مثلثی باشد.
پوشش الکترواستاتیکی روي هادي پوششی از جنس نیمه هادی است که روي مفتولهاي به هم تابیده کشیده می‌شود تا با یکنواخت کردن سطح هادي و میدان روي آن از تخلیه جزئی بین فواصل احتمالی عایق و هادي جلوگیري کند.
از عایقهاي مصنوعی مورد استفاده در کابلها می‌توان به ترکیبات بر مبناي پلی وینیل کلراید (PVC) و ترکیبات بر مبناي ترموپالستیک پلیاتیلن (PE) و ترکیبات بر مبناي اتیلین پروپیلین الستیک یا مشابه آن (EPR) اشاره نمود.
بــراي حفاظت کابلهــا در مقابل رطوبت و خوردگی از غلافهاي ترموپالســتیک ماننــد XLPE،PVC و یا غلافهاي آلومینیمی و سربی استفاده می‌شود. غلاف‌های PVC قابلیت تحمل درجه حرارت زیاد و حتی شعله را دارا بوده و در مقابل تمام ترکیبات شیمیایی خاک مقاوم می‌باشند.
فناوری نانو در کابلها
سیم‌ها و کابلها برای جامعه مدرن ضروری هستند و همیشه فرصت‌هایی برای تولید مواد جدید با کاهش مقاومت، جرم ویا حساسیت به خوردگی در این صنعت وجود دارد. نانولوله‌های کربنی (CNT) به دلیل خواص فیزیکی و الکترونیکی منحصربه‌فردشان، فرصت‌هایی عالی را برای ادغام در سیم‌ها و کابلها برای انتقال نیرو و داده‌ها ارائه می‌کنند. سیم‌ها و روبان‌های CNT ماکروسکوپی در حال حاضر به عنوان جایگزینی مناسب برای هادیهای فلزی در عملکردهای آزمایشگاهی کابلهای کواکسیال، USB و اترنت نشان داده‌اند.
در کاربردهای خاص، مانند هادی بیرونی کابل کواکسیال، مواد CNT ممکن است برای جابجایی فلزات برای دستیابی به مزایای قابل توجه مانند کاهش جرم کابل در واحد طول تا 50٪ در برخی موارد مورد استفاده قرار گیرند. مواد CNT حجیم دارای چندین ویژگی منحصر به فرد هستند که ممکن است مزایایی نسبت به هادیهای فلزی مانند تحمل خمشی و پایداری محیطی داشته باشد. به طور خاص، مشاهده می‌شود که سیم‌های CNT بیش از 200000 چرخه خمشی را بدون افزایش مقاومت تحمل می‌کنند. علاوه بر این، سیم‌های CNT پس از 80 روز در یک محیط خورنده) هیچ افزایشی در مقاومت نشان نمی‌دهند نانولوله‌های کربنی علاوه بر رســانایی الکتریکی، مقاومت مکانیکی خیلی خوبی (در حد مستحکم‌ترین نوع فولادها) نیز دارند که منجر به خواص مکانیکی مناسب این ماده نیز می‌شود.
بــرای بهبود خواص عایقی روکش کابلهای الکتریکی، نیز می‌توان از نانوکامپوزیت ها، بر پایه مواد پلیمری و نانوذرات خاک رس اســتفاده کرد. این مواد علاوه بر خواص مکانیکی مناســب، ویژگی‌های دیگری مانند مقاومت بالا در برابر آتش سوزی را برای عایق سیم به همراه دارد.
کاربرد فناوری نانو در لوله‌های کربنی تولید سیم
با استفاده از نانو تکنولوژی می‌توان لوله‌های کربنی ایجاد کرد که از آنها در موارد زیر در صنایع مختلف استفاده می‌شود:
• اتصالات سیم كوانتوم
• دیودها و ترانزیستورهای محاسباتی
• ذخیره اطلاعات، خازن‌ها، نوسانگرهای تراهرتزی و صفحات نمایشگر تخت، حافظه‌های رایانه‌ای غیرفرار
• نمایشگرهای تلویزیونی با عملكرد بهتر از انواع امروزی موجود در بازار
• محلولی برای اتصال درونی تراشه‌های بسیار سریع
ساختار نانولوله‌های كربنی به گونه‌ای است که می‌توان از آنها در تولید کامپوزیت‌هایی با استحكام بالا، کابلها، پرتوها، موادی با وظایف چندگانه، مبدل‌های حرارتی، رادیاتورها، سدهای حرارتی، مخزن سرما، سپر پرتوهای خطرناك، لباس‌های فضایی، زره، انواع جدیدی از بسته بندی و محصولاتی برای مدیریت گرمایی و غشاء صافی، در حسگرها و ماشینهای مولكولی، تولید میكروسكوپهایی بر مبنای CNT AFM, ST، حسگرهای ارزان اما فوق العاده حساس، بیوحسگرها، موتورها، محرک‌ها و چرخدنده های مولكولی، کانال‌های یونی و راكتورهایی در ابعاد نانو، باطری و سلولهای انرژی، ذخیره لیتیم و هیدروژن و بیومواد از آنها استفاده کرد.
از فواید نانولوله‌های كربنی می‌توان به قطر كوچك، استحكام مكانیكی بالا، نسبت صفحه زیاد و رسانایی محوری بالا اشاره کرد. ماهیت ویژه كربن با نانولوله‌های كربنی تك جداره كامل می‌شود. هیچ عنصر دیگری مثل كربن شبکه‌ای از عناصر با پیوندهای بسیار محكم را این چنین ایجاد نمی‌کند. نانولوله‌ها، نمونه‌ای از نانوتكنولوژی حقیقی هستند، قطری به اندازه تنها یك نانومتر اما با مولكولهایی دارند كه می‌تواند بصورت فیزیكی و شیمیایی كنترل شوند بعضی از آنها الکترون‌ها را درست مثل فلزات در طول لوله منتقل می‌کنند اما بدون حتی یك اتم فلزی در ساختارشان، چنین رفتاری در یك مولكول بی سابقه است.
سنسورهای نانو برای تشخیص مشکلات کابلهای زیرزمینی از سنسورهای نانو می‌توان برای شبکه‌های کابلی هوشمند استفاده کرد تا مشکلات را قبل از وقوع تشخیص دهد. اندازه‌گیری تخریب کابلهای زیرزمینی یا پایین‌آوردن قیمت سنسورهای شیمیایی که قبلاً برای ترانسفورماتورها در دسترس بود از فواید این تکنولوژی است.
نانوتکنولوژی احتمالاً برای تحقق کامل شبکه هوشمند در آینده نزدیک ضروری خواهد بود. بهره‌وری انرژی روشی برای مدیریت و محدود‌کردن رشد مصرف انرژی است. این یکی از ساده‌ترین و به صرفه‌ترین راه‌های مقابله با تغییرات آب و هوا، بهبود رقابت در مشاغل و کاهش هزینه‌های انرژی برای مصرف‌کنندگان است. سنسورهاي مبتنی بر نانو مواد، داراي حساسیت و ویژگیهاي خاصی نسبت به سنسوورهاي سایر مواد صنعتی هستند.
روکش صنعتی با استفاده از نانوتکنولوژی
نانو روکش به ماده‌ای گفته می‌شود که در مقیاس نانو ساخته شده و به عنوان پوشاننده یا محافظ برای دیگر مواد به کار می‌رود. زمینه‌هایی که در آن از نانو روکش‌ها استفاده می‌شود شامل الکترونیک، مواد غذایی و وسایل نقلیه و…. می‌باشد.
از فناوری نانو برای تکثیر اثر نیلوفر آبی بر روی روکش‌های کابل برای کاهش آلودگی و تماس با کابل برای افزایش طول عمر و عملکرد استفاده می‌شود و ازچسبندگی مواد مضر مانند روغن، گریس، رنگ و لجن جلوگیری می‌کند. این سطح باعث می‌شود قطرات آب و ذرات خاکی با تماس محدودی مواجه شوند و از چسبندگی جلوگیری می‌کنند. قطرات آب کروی از بین می‌روند و هرگونه ذرات خاک به هم متصل می‌شون و توسط روکش جذب نمی‌شوند.
فنــاوری نانو به عنوان انقالب تكنولوژيك قرن ۲۱ موجب دگرگونــي در حوزه‌های مختلف از جمله مواد، انرژي، محيط زيســت، الكترونيك و… گشــته اســت. یکی از حوزه‌های مهمی که با استفاده از اين فناوری امكان تأمین نيازهاي صنعت با خواص بهتر، کاهش هزینه‌ها و تلفــات انرژی وجــود دارد، صنعت برق اســت. خواص مورد نظر می‌تواند خواص فيزيكي، مكانيكي، متالورژيكي، شيميايي و غيره در سه بخش تولید ) نیروگاه(، شبکه انتقال و شبکه توزیع باشد. با توجه به كاهش ذخاير نفتي و افزايش نيــاز جهاني براي تأمین انــرژي، بكارگيري فناوری نانو در حوزه بــرق و انرژي مورد توجه فراوان قرار گرفته اســت.
كاربرد فناوری نانو در حوزه برق و انرژي را می‌توان به بخشهاي زير تقسيم كرد: ساخت و توليد تجهيزات مورد نياز صنعت برق با كارآيي و خواص بهتر و هزينه كمتر؛ ساخت و توليد تجهيزاتي كه با فناوری‌های مرسوم امكانپذير نمی‌باشد؛ توسعه روشهاي بهره برداري، تعميرات، نگهداري، بهسازي و نوسازي تاسيسات و تجهيزات صنعت برق؛ كاهش تلفات برق در شبکه‌های انتقال و توزيع؛ افزايش راندمان تجهيزات در صنعت برق؛ افزايش توان توليد.
