Знакомьтесь, графен

1. ЗНАКОМТЕСЬ, ГРАФЕН

Министерство образования и науки Мурманской области
ГАПОУ МО «Кандалакшский индустриальный колледж»
ЗНАКОМТЕСЬ,
ГРАФЕН
Выполнил студент ГАПОУ МО «КИК» группа
№ 240 Андреев Давид
Руководитель: Демидова Е.Ю., преподаватель электротехники.

2. Введение

Силовые кабели – это неотъемлемая часть современной энергетической отрасли.
Необходимость внедрения инноваций
В связи с этим требуется разработка и внедрение этих инноваций.
Сверхпроводящее сырье, предполагающее, подобная продукция отличается гибкостью, малым весом,
а также компактностью.
С ее помощью можно эффективно транспортировать элетроэнергию на большие расстояния с
минимальными потерями.
В настоящее время высокотехнологичное производство кабельно-проводниковой продукции
позволяет получать навые материалы.

3. Гипотеза:

Реалии настоящего времени таковы, что в
современном производстве требуется
применение высокотехнологичных
материалов. Использование графена в
производстве проводящих жил силового
кабеля способно расширить области его
применения.

4. Цель исследования:

1. Исследовать свойства инновационных материалов и найти
их применение в ближайшим будущем.
2. Обосновать выбор инновационных материалов в
энергетике.
Задачи
исследования:
Изучить теоретический материал, используя различные источники информации.
Провести сравнительный анализ между традиционными и инновационными
материалами, используемые в энергетике, в частности, изготовления силовых
кабелей.
Обобщить, синтезировать изученный в ходе работы научный материал и
сформулировать выводы.
Объект исследования: инновационный материал графен для производства
токопроводящих жил силового кабеля.
Предмет исследования: физико-механические свойства и другие характеристики
материалов при практическом применении.

5. ЧТО ТАКОЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ?

ЧТО ТАКОЕ
НАНОМАТЕРИАЛЫ
?
• Наноматериалы — это материалы,
структурные элементы которых (частицы,
волокна, слои) имеют размеры от 1 до 100
нанометров хотя бы в одном измерении.
Такие как: наносеребро, наночастицы
железа, графен и ТД.

6.

Что такое
графен?
Графен — это двумерный материал,
представляющий собой слой атомов углерода
толщиной всего в один атом, объединенных в
гексагональную (сотовую) решетку. Он является
самым тонким, прочным и легким материалом,
обладающим уникальной электро- и
теплопроводностью, гибкостью и прозрачностью.

7.

КТО ИЗОБРЕЛ,
ОТКРЫЛ ГРАФЕН?
• Графен получили и описали в 2004
году физики Андрей Гейм и Константин
Новосёлов, работавшие в
Манчестерском университете.
Используя простой графитовый
карандаш и скотч, они смогли отделить
от графита слой толщиной в один атом.
За этот прорыв они получили
Нобелевскую премию по физике в 2010
году.
Андрей Константинович Гейм
Константин Сергеевич

8.

Ключевые оспекты
открытия физиков
Суть открытия: Доказано
существование двумерных
кристаллов (толщиной в один атом)
Метод: Механическое расщепление
(отслаивание) графита скотчем,
названное методом «скотч-тейп».

9.

Применение
Графена
• Графен применяется в электрике и
электронике благодаря сверхвысокой
электро- и теплопроводности, гибкости
и прочности
• Источники энергии: Создание Li-ion
аккумуляторов с ускоренной зарядкой и
увеличенной емкостью.
• Электроника и микросхемы: Разработка
транзисторов нового поколения
(посткремниевая эра), супербыстрых
процессоров и элементов флеш-памяти.

10.

Гибкая электроника: Прозрачные
электроды, сенсорные экраны,
«умная» одежда и гибкие OLEDдисплеи.
Электропроводящие
материалы: Композиты, пластики,
резины и чернила для печатной
электроники.
Силовые устройства: Улучшение
контактных пластин в реле и
переключателях для повышения
износостойкости.
Датчики: Сверхчувствительные
сенсоры для умных устройств.

11.

Уточнение про
RFID-МЕТКИ
RFID-метки (транспондеры) — это компактные
электронные устройства для автоматической
идентификации объектов с помощью радиосигналов,
состоящие из чипа (памяти) и антенны. Они
позволяют бесконтактно считывать/записывать
данные (логистика, склад, оплата, чипирование)
на расстоянии до 300 метров. Метки делятся на
пассивные (без батареи) и активные (с
батареей).

12.

Практическая
часть:
• В практической части
работы проведен сравнительный анализ
традиционных материалов с инновационными,
применяемых в силовых кабелях по физикомеханическим свойствам.

13.

Проводников
ый материал
Критерии выбора
Физико-механические характеристики
Медь
в соответствии с действующими стандарта
ми выпускают качественную и достаточно н
адежную продукцию, однако относительная
высокая стоимость.
Плотность меди составляет 8,93 г/см³,
что делает её достаточно тяжёлым
материалом. Температура плавления
меди — 1083°C, а температура
кипения — 2600°C. Медь легко
подвергается обработке.
Алюминий
Данный материал обладает сопоставимой
проводимостью при более низкой цене, что
делает его привлекательным для примене
ния в силовых кабелях, особенно в масшт
абных проектах.
Плотность 2,г/см³. Проводимость37 ×
106 См/м (≈65% от электропроводности меди)
относительно мягкий.
Прочность алюминия повышается за счёт леги
рования —
добавления магния, меди, цинка, кремния и
ТД.
графен
- Высокая электрическая пропускная
способность
- Заметное снижение энергопотерь.
- Более компактные размеры и низкий вес.
- Высокая прочность и долговечность.
- Высокая степень безопасности –
существенно расширяет допустимые усло
вия эксплуатации КПП.
– самый тонкий материал из известных;
– лучший проводник тепла (5000 Вт/м.К)
и электричества (200000 см2/В.с)
– прозрачный материал;–
– гибкий материал с высоким растяжением;
– химически инертный;
– биосовместимый;
– не пропускающий жидкости и газы.

14.

физико-механические свойства.
Показатели (по сравнению с традиционными
материалами)
Плотность
Максимально низкая
Температура плавления
Самая высокая
Вес
Самый тонкий и легкий
Проводимость тока
Наивысшая
Механические св-ва
Намного выше
Коррозия
Химически инертен
(невосприимчив)

15.

ВЫВОД:
Силовой электрический кабель ВВГ — популярный тип проводника ~ тока, отличающийся простотой
монтажа и долговечностью. Сфера его применения достаточно широка: провод может эксплуатироваться
в помещениях с повышенной влажностью, на открытом воздухе, сетях с напряжением до 1000 В.
Прокладка силового кабеля может быть выполнена внутри здания в кабельных каналах или за стеновыми
панелями, а также на открытом воздухе в защитных трубах или подземных траншеях Все это при условии
отсутствия механического давления.
Особенности: Медные жилы, изоляция и оболочка из ПВХ, отсутствие усиленной защиты.​
В подобном случае традиционный материал будет предпочтителен.​
Допустимая плотность тока в графене на 6 порядков может превышать этот показатель для меди. Кроме
того, баллистическая проводимость практически не связана с выделением тепла Графеновые
электропровода найдут применение там, где по тем или иным причинам нежелательно использование
металлических электропроводов. Теоретически, уже сегодня этот материал можно было бы использовать
на линиях электропередач.

16.

СПАСИБО ЗА