碳纤维及复材在光电通信和线缆中的应用——从常州十大优势产业看碳纤维的应用十
发布时间: 2022-02-06
常州的碳纤维产业有着较好的基础,有目前国内两家主业为碳纤维的上市公司之一的中简科技就是常州的企业,其他相关的碳纤维产业链上的企业也较多。常州也是包括石墨烯、碳纤维等先进碳材料产业发展起步最早的城市之一,综合发展水平领跑全球,并形成了南有石墨烯、北有碳纤维的产业格局。2020年,江苏常州新型碳材料集群成功入围国家先进制造业集群,2020年常州市委常委、常务副市长梁一波表示,常州是长三角重要的先进制造业基地,工业体量已超1.3万亿元。他说,常州目前正在建设具有全球竞争力的新型碳材料产业集群,努力打造国际知名、全国领先的“东方碳谷”。
受常州市科技局生产力发展中心委托,我们对常州及周边的碳纤维产业发展做了调研,梳理出来常州10个优势产品,并对碳纤维在这十个产业中的渗透性应用做了探讨。
常州的光电通信和线缆以上上电缆为代表,涵盖了其他大大小小的多家企业。而碳纤维及复材在该领域的应用也有着自身的特点。
通信发射塔

2021年11月15日,工程、设计和制造服务提供商 IsoTruss Inc.(美国犹他州斯普林维尔)宣布推出其获得专利的IsoTruss碳纤维格构式发射塔(lattice cell towers)的生产。这些发射塔是为电信基础设施提供商设计的,旨在降低初始资本支出,减少劳动力、运输和安装成本,并解决5G距离和部署速度方面的问题。
该碳纤维发射塔的强度是钢的12倍,或者是其重量的1/12,具体取决于设计,并且经过设计、工程和测试,使用寿命至少是钢塔的五倍。高度从6米到42米不等,复合材料IsoTruss发射塔特别适合解决5G部署中的“距离”问题,特别是在有重量限制和分区考虑的场所,如人口密集的城市环境中的屋顶,以及需要“最后一英里通道”的农村地区。该公司补充说,无论塔的高度多少,都可以保持强度和抗风性。碳纤维复合材料的应用使其在结构设计方面也具备了灵活性和模块化,甚至优于其他复合结构。此外,与钢塔相比,其重量轻,运输成本更低,并降低了劳动力和安装成本——减少了重型设备和大型安装人员的时间、费用和环境影响。总的来说,这些减排将使发射塔的碳排放量减少70%,大大降低了总体拥有成本。
光电线缆
传统的光电线缆加强芯 GFRP是玻纤复合材料,KFRP是芳纶复合材料,两种材料都是通过典型的复合材料工艺——拉挤工作制成连续的圆柱状复合材料,基体树脂多采用热固性树脂如不饱和树脂、环氧树脂等。

但碳纤维具有更高的强度和模量,因此在更高要求的情况下,可以考虑碳纤维。
ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线等的理想材料。重量轻、耐拉伸、热稳定性好、弛度小、单位面积通流能力强和抗腐蚀是其突出特点。特别适合于公司驻地滨海、矿山地区腐蚀强度大、污秽强度高、导线易舞动的使用环境。能够满足建设资源节约型、环境友好型电网的要求。
海上油气开采中,水下机器设备的运转往往有通过一根复合光电动力、信号的电缆来进行,这就是脐带缆,脐带缆要求高强度,而碳纤维就是很好的选择了,2005年耐克森就在脐带缆中用到了碳纤维材料。

除了利用碳纤维轻质高强的特点,碳纤维的电阻和钨丝接近,可以值得发热电缆。

碳纤维发热电缆除了用于地暖、保温,让我也想起了2008年的雪灾,很多地方电力电缆因为积雪结冰断了,是否可以利用碳纤维拌管加热融冰?
而碳纤维的导电、屏蔽的特性,也可为其在光电通信和线缆中的应用提供了更多的思路。....
目前碳纤维用在光电通信上还较少,不像另一种高性能纤维芳纶那么多,但以后随着研究的增多,应该有更多的应用....

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