Благодаря покрытию из углеродных нанотрубок коаксиальные кабели становятся лёгче

Авторы и источники / Правообладателям

Покрытие из углеродных нанотрубок, которое видно сквозь прозрачную оболочку, может заменить внешний проводник, выполненный в виде металлической оплётки в стандартном коаксиальном кабеле для передачи данных. Группа учёных из исследовательского Университета Райса (Rice University), расположенного в Хьюстоне, штат Техас, США, разработали такой кабель с целью снижения его веса при использовании в авиационно-космической технике.

Учёные из Университета Райса разработали новый внешний проводник на основе нанотрубок для обычных современных коаксиальных кабелей, который может сделать их на 50% легче. В лаборатории профессора Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) создали покрытие, которое способно заменить лужёную медную оплётку, передающую сигнал и экранирующую кабель от электромагнитных помех. Металлическая оплётка является самым тяжёлым компонентом в конструкции современных коаксиальных кабелей для передачи данных. Сообщение об этой исследовательской работе опубликовано в январском номере журнала Американского химического общества ACS Applied Materials and Interfaces.

Замена внешнего проводника на гибкое высококачественное покрытие, разработанное учёными из Университета Райса, обеспечит большие преимущества при использовании коаксиальных кабелей в воздушных судах и космических аппаратах, где вес и прочность кабелей для передачи данных являются исключительно важными факторами.

Автор публикации Франческа Мирри (Francesca Mirri) изготовила три варианта нового кабеля, изменяя толщину покрытия на основе углеродных нанотрубок. В результате исследований было обнаружено, что самая большая толщина внешнего проводника, около 90 микрон, приблизительно равная толщине среднего человеческого волоса, соответствует военно-техническим стандартам для экранирования и, кроме того, такое наноуглеродное покрытие оказалось самым прочным, выдержав 10 000 циклов изгибаний без какого-либо отрицательного эффекта на эксплуатационные характеристики кабеля.

В современных коаксиальных кабелях, как отметила г-жа Мирри, приходится использовать толстую металлическую оплётку для удовлетворения требований к механическим характеристикам  и обеспечения соответствующего уровня проводимости. Изготовленные в Университете Райса кабели отвечают требованиям военных стандартов, но при этом обладают высокой прочностью и гибкостью, не имея большой массы. Коаксиальные кабели состоят из четырёх элементов: проводящий медный сердечник, электроизоляционная полимерная оболочка, внешний проводник и полимерная наружная оболочка.

В лаборатории Университета Райса заменили только внешний проводник, наложив на сердечник в оболочке раствор из углеродных нанотрубок в хлорсульфоновой кислоте. По словам профессора Паскуали, по сравнению с более ранними попытками использования углеродных нанотрубок в кабельных конструкциях при применении этого метода получается более однородный проводник и достигается более высокая пропускная способность кабеля. В результате замены проводника в виде  металлической оплётки на покрытие из нанотрубок масса этого компонента уменьшается на 97%. В настоящее время сотрудники лаборатории работают над технологией эффективного производства покрытия и постепенного увеличения масштабов его изготовления. В своей работе лаборатория опирается на свой опыт производства высококачественных волокон на основе нанотрубок.