پژوهشگران در یک مطالعه مروری، کاربرد مواد مبتنی بر گرافن را در بخشهای مختلف کابلهای قدرت شامل هادیها، لایههای نیمههادی و عایقهای پلیمری بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان میدهد این نانوماده میتواند عملکرد الکتریکی، مکانیکی و عایقی کابلها را بهبود دهد و به یکی از فناوریهای مؤثر در توسعه نسل آینده سامانههای انتقال انرژی تبدیل شود.
بهبود رسانایی و استحکام هادیها
بر اساس یافتههای این مطالعه، افزودن گرافن به هادیهای مسی موجب افزایش رسانایی الکتریکی و استحکام مکانیکی کابلها میشود. این ویژگی امکان انتقال جریان بیشتر و افزایش پایداری مکانیکی را بدون افزایش وزن یا سطح مقطع هادی فراهم میکند و میتواند بخشی از محدودیتهای کابلهای متداول را برطرف سازد.
کاهش تجمع بار فضایی در لایههای نیمههادی
استفاده از گرافن در لایههای نیمههادی کابل، تجمع بار فضایی را کاهش داده، توزیع میدان الکتریکی را یکنواختتر میکند و احتمال بروز تخلیههای جزئی را کاهش میدهد. این ویژگی بهویژه در کابلهای جریان مستقیم فشار قوی (HVDC) میتواند نقش مهمی در افزایش پایداری الکتریکی و قابلیت اطمینان شبکههای انتقال انرژی داشته باشد.
افزایش مقاومت عایقها در برابر فرسایش
در بخش عایقها نیز نتایج نشان میدهد افزودن گرافن به عایقهای پلیمری، بهویژه پلیاتیلن کراسلینکشده (XLPE)، مقاومت کابل را در برابر پدیده «درختچههای آبی» و فرسایش الکتریکی افزایش میدهد و در نتیجه عمر بهرهبرداری از کابلها را طولانیتر میکند.
چشمانداز و چالشهای تجاریسازی
استفاده از مقادیر اندک گرافن میتواند بدون ایجاد تغییرات اساسی در فرایندهای رایج تولید، عملکرد کابلهای قدرت را در ابعاد مختلف ارتقا دهد. گرافن بهعنوان گزینهای امیدبخش برای طراحی کابلهایی با ابعاد فشردهتر، ظرفیت انتقال بالاتر، دوام بیشتر و قابلیت اطمینان بالاتر معرفی شده است. با این حال، تجاریسازی گسترده این فناوری همچنان با چالشهایی همراه است که شامل مقیاسپذیری تولید صنعتی گرافن، دستیابی به توزیع یکنواخت این ماده در ساختار کابل و ارزیابی عملکرد بلندمدت آن میشود.