نتایج یک مطالعه انجام شده در پژوهشگاه نیرو نشان میدهد استفاده از مقادیر اندک گرافن در ساخت کابلهای قدرت میتواند بهطور همزمان رسانایی الکتریکی، استحکام مکانیکی و عملکرد عایقی کابلها را بهبود بخشد؛ دستاوردی که زمینهساز تولید کابلهایی با ظرفیت انتقال بیشتر، طول عمر بالاتر و قابلیت اطمینان بیشتر خواهد بود.
گرافن، گزینهای امیدبخش برای توسعه نسل آینده کابلهای قدرت
پژوهشگران در یک مطالعه مروری، نقش مواد مبتنی بر گرافن را در بهبود عملکرد بخشهای مختلف کابلهای قدرت شامل هادیها، لایههای نیمههادی و عایقهای پلیمری بررسی کردهاند. نتایج این پژوهش نشان میدهد گرافن میتواند بهصورت همزمان خواص الکتریکی، مکانیکی و عایقی کابلها را ارتقا دهد و به یکی از فناوریهای کلیدی در توسعه نسل جدید کابلهای قدرت تبدیل شود.
بر اساس این مطالعه، افزودن گرافن به هادیهای مسی علاوه بر افزایش رسانایی الکتریکی، استحکام مکانیکی کابل را نیز بهبود میبخشد. این ویژگی امکان افزایش ظرفیت انتقال جریان و ارتقای پایداری مکانیکی کابلها را بدون افزایش وزن یا سطح مقطع فراهم میکند؛ موضوعی که میتواند محدودیتهای موجود در استفاده از هادیهای متداول را برطرف کند.
پژوهشگران همچنین به نقش گرافن در لایههای نیمههادی کابل اشاره کردهاند. به گفته آنان، استفاده از این نانوماده موجب کاهش تجمع بار فضایی، یکنواختتر شدن توزیع میدان الکتریکی و کاهش احتمال تخلیههای جزئی میشود؛ ویژگیهایی که بهویژه در کابلهای جریان مستقیم فشار قوی (HVDC) نقش مهمی در افزایش پایداری الکتریکی و قابلیت اطمینان شبکه دارند.
در بخش عایقها نیز نتایج نشان میدهد بهکارگیری گرافن در عایقهای پلیمری، بهویژه پلیاتیلن کراسلینکشده (XLPE)، مقاومت کابل را در برابر پدیده «درختچههای آبی» و فرسایش الکتریکی افزایش میدهد و در نتیجه عمر بهرهبرداری کابلها را طولانیتر میکند.
این مطالعه تأکید میکند که استفاده از مقادیر اندک گرافن، بدون ایجاد تغییرات نامطلوب در فرآیندهای متداول تولید، میتواند عملکرد کابلهای قدرت را در ابعاد مختلف بهبود دهد. از این رو، گرافن بهعنوان گزینهای امیدبخش برای طراحی کابلهایی با ابعاد فشردهتر، ظرفیت انتقال بیشتر، قابلیت اطمینان بالاتر و عمر کاری طولانیتر معرفی شده است.
با این حال، پژوهشگران معتقدند تجاریسازی گسترده این فناوری همچنان با چالشهایی روبهرو است. مقیاسپذیری صنعتی تولید گرافن، دستیابی به توزیع یکنواخت این ماده در ساختار کابل، ارزیابی عملکرد بلندمدت و بررسی توجیه اقتصادی استفاده از آن، از جمله محورهایی است که به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. با وجود این چالشها، نتایج این مطالعه نشان میدهد گرافن میتواند نقشی تعیینکننده در تحول فناوری کابلهای قدرت و ارتقای زیرساختهای انتقال انرژی در آینده ایفا کند.
برای مطالعه این مقاله اینجا را ببینید
