Grâce à ses caractéristiques inhérentes, la fibre de carbone confère à ses matériaux composites d’excellentes performances : résistance spécifique élevée, module spécifique élevé, résistance aux températures élevées, résistance à la corrosion, résistance à la fatigue, résistance au fluage, conductivité électrique, transfert de chaleur et coefficient de dilatation thermique faible, ainsi qu’une série d’excellentes performances, ce qui rend possible et inévitable son application dans l’industrie des fils et des câbles.
Développement et application de câbles chauffants en fibre de carbone
On sait depuis longtemps que la technologie du chauffage électrique avec un matériau métallique comme générateur de chaleur a été largement utilisée dans divers domaines. Cependant, la surface du fil métallique s’oxyde facilement à haute température, en raison de l’épaississement de la couche d’oxyde, ce qui entraîne une réduction de la zone efficace du courant traversant le courant, une augmentation de la charge de courant et, par conséquent, une brûlure facile.
Pour une même zone de charge de courant admissible, la résistance du fil métallique est 6 à 10 fois inférieure à celle de la fibre de carbone, et il est facile de le briser en cours d’utilisation.
La fibre de carbone est une structure stratifiée hexagonale composée de graphite, un matériau à corps noir, et présente donc une efficacité élevée de conversion de la chaleur électrique dans les applications de chauffage électrique.
Dans des conditions spécifiques, la température élevée ne s’oxyde pas et la résistance à la charge et la résistance mécanique du courant par unité de surface ne changent pas.
Les applications actuelles du câble chauffant en fibre de carbone sont les suivantes :
Système de chauffage par câble radiant à basse température ; température constante dans les couvoirs, les maisons de fleurs, les pépinières, les serres de légumes et autres systèmes de conservation de la chaleur et de chauffage.
Fonte des neiges pour les routes
Produit idéal pour le chauffage des sols dans les structures en béton, il peut également être utilisé comme dispositif de fonte de la neige, pour la protection contre le gel des eaux de pluie des toits et des tuyaux d’évacuation, ainsi que pour le chauffage du sol.
Préservation de la chaleur et protection contre le gel pour les réservoirs de canalisations
Ces dernières années, en Chine, l’électricité accompagne le produit de chauffage, qui a fait l’objet d’une promotion vigoureuse et a été largement utilisé. Leur champ d’application se concentre principalement sur le pétrole, l’industrie chimique, l’énergie électrique, les chemins de fer et les bâtiments civils ou commerciaux. Avec le développement de l’industrie de l’énergie électrique en Chine, l’énergie électrique propre et sans pollution secondaire étant la principale source d’énergie, les perspectives du marché des produits de chauffage électrique d’appoint sont très vastes, mais les exigences en matière de performances des produits de chauffage électrique d’appoint sont également plus élevées.
Préservation de la chaleur du sol dans les espaces verts publics
Le chauffe-eau solaire est un chauffage d’appoint à énergie électrique, principalement utilisé dans les jours nuageux et pluvieux à long terme ou dans la saison hivernale froide, en raison de la lumière insuffisante et de la température de l’eau du chauffe-eau solaire qui ne peut pas répondre aux besoins de la vie, du projet, de l’énergie thermique d’appoint et de la conception. Le chauffe-eau solaire a une forte résistance à la chaleur, au froid, aux températures élevées et à l’humidité, et il a une fonction anti-combustion. Même si le réservoir d’eau manque parfois d’eau et qu’il est mis sous tension par erreur, il ne brûlera pas le chauffe-eau électrique et le réservoir d’eau, ce qui garantit une utilisation sûre.
Développement et application de conducteurs à âme composite en fibres de carbone
Dans certains pays confrontés à des pénuries d’électricité, non seulement le développement de l’industrie de la production d’électricité est à la traîne, mais les lacunes de l’industrie de la transmission sont également apparues au grand jour, les lignes de transmission n’ayant pas été en mesure de répondre à la demande d’expansion rapide de la capacité de transmission. En raison de la surcharge causée par les coupures de courant, les pannes de courant sont fréquentes, le transport d’électricité est devenu le « goulot d’étranglement » du développement de l’industrie de l’électricité, les pays étudient de nouvelles lignes aériennes de transport avec des conducteurs pour remplacer le fil toronné traditionnel en aluminium à âme en acier, le conducteur à âme composite en fibre de carbone a ainsi vu le jour.
Comparé au fil d’aluminium toronné à âme en acier, le conducteur à âme composite en fibre de carbone présente les avantages suivants :
1 Par rapport au câble ACSR de même diamètre, il peut fournir une capacité de transport de courant double
2 Il résout efficacement le problème de l’affaissement du câble
3 Il peut fonctionner à des températures plus élevées, jusqu’à 200℃.
4 L’âme du fil peut résister à la corrosion et il n’y a pas de problème de corrosion inter-bimétallique.
5 La capacité de transport de courant étant plus élevée, le coût du projet s’en trouve réduit.
6 Il peut contenir jusqu’à 28 conducteurs de plus que les câbles conventionnels de même diamètre.
7 L’âme du câble à haute résistance permet de réduire efficacement le nombre de supports de câbles ou de réduire la hauteur des supports de câbles.
8 Réduit efficacement l’affaissement du câble, ce qui rend le sol biologiquement plus sûr.
Outre les avantages mentionnés ci-dessus, il permet également de réduire les pertes d’électricité lors de la transmission, de réduire le nombre de tours et de poteaux, d’économiser du terrain, de réduire la consommation de ressources en métaux non ferreux et de contribuer à la construction d’un réseau de transport d’électricité sûr, respectueux de l’environnement, très efficace et économe en énergie.
Applications dans des environnements corrosifs à haute et basse température
La fibre de carbone est aussi fine qu’une araignée, trois types de fibre de carbone ont une résistance spécifique plus de 62 fois supérieure à celle de l’acier, le processus de formage est bon, c’est une nouvelle génération de matériaux d’ingénierie, son élasticité est élevée, la capacité à résister à la variabilité est plus de 2 fois supérieure à celle de l’acier, la résistance à la traction de 30~40t/cm2pa, et la gravité spécifique est moins d’un quart de l’acier est la moitié des alliages d’aluminium, l’élasticité élevée du module que l’acier est 16 fois supérieure à celle des alliages d’aluminium est 12 fois supérieure à celle de l’acier. La fibre de carbone est plus souple que l’acier.
Par conséquent, la fibre de carbone peut être utilisée pour répondre aux exigences de portance et ne pas endommager facilement les composants internes de l’âme de renforcement du câble, tels que les câbles sous-marins à fibre optique. La fibre de carbone peut résister à une basse température de -180 ℃. Dans ces conditions, de nombreux matériaux sont devenus très fragiles, même l’acier solide est devenu plus fragile que le verre, mais la fibre de carbone reste très souple dans ces conditions.
Par conséquent, les noyaux composites en fibre de carbone peuvent être utilisés pour la conception et la fabrication de supports de transmission dans des conditions extrêmement froides (par exemple, pour la recherche en Antarctique).
La fibre de carbone, quant à elle, peut résister à des températures élevées de 3000°C à 3500°C. À cette température élevée, le meilleur acier résistant à la chaleur se transforme également en acier, mais en l’absence d’oxygène, la fibre de carbone reste inchangée.
La fibre de carbone présente une résistance supérieure à la corrosion. Les métaux les plus résistants à la corrosion sont l’or et le platine. Dans une solution d’acide nitrique (concentration de 70 %) et d’acide sulfurique (concentration de 39 %) appelée « aqua regia », l’or et le platine seront corrodés par les trous, tandis que l' »aqua regia » dans la fibre de carbone est saine et sauve.
Il s’agit d’une variété d’environnements chimiques pour la conception d’un câble léger résistant à la corrosion chimique qui offre une nouvelle façon de penser.