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液態(tài)金屬導(dǎo)電滑環(huán)

分類：重要科研成果
發(fā)布時間：2022-11-21 14:39:02
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概要:

詳情

導(dǎo)電滑環(huán)是利用導(dǎo)電環(huán)的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定座架轉(zhuǎn)動部件與滾動或滑動部件之間傳遞電信號和電能傳遞的精密輸電裝置。精密導(dǎo)電滑環(huán)屬于高科技產(chǎn)品，一直以來被應(yīng)用于尖端軍事領(lǐng)域，是各種精密轉(zhuǎn)臺、離心機和慣導(dǎo)設(shè)備的關(guān)鍵器件。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，民用領(lǐng)域也越來越多的涉足使用此類產(chǎn)品，用于工業(yè)自動系統(tǒng)控制中。在國外先進發(fā)達(dá)國家，該類產(chǎn)品已逐漸由軍用產(chǎn)品轉(zhuǎn)為民用產(chǎn)品，并實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，被廣泛應(yīng)用于安防、工廠自動化、電力、金融、儀表、航空、軍事、運輸、建筑等機電設(shè)備上。如偵察飛機設(shè)備，防空雷達(dá)，火炮系統(tǒng)，預(yù)警天線，導(dǎo)彈測試系統(tǒng)上。
當(dāng)前，在國家工業(yè)化程度不斷提高和高端制造業(yè)的優(yōu)勢集中的環(huán)境下，導(dǎo)電滑環(huán)技術(shù)的發(fā)展正朝著高精度、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化以及產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展，國內(nèi)眾多的導(dǎo)電滑環(huán)生產(chǎn)廠家已經(jīng)研制出許多高品質(zhì)的導(dǎo)電滑環(huán)，在產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性以及使用壽命等方面也有了長足的進步，但與國外同類型產(chǎn)品相比，仍存在一定的差距。特別在以下領(lǐng)域：
（1）近幾年在航空航天領(lǐng)域，各種精密轉(zhuǎn)臺、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、控制力矩陀螺等對精密導(dǎo)電滑環(huán)提出了更高的要求，由于需要傳遞控制信號和功率電流的多樣性和復(fù)雜性，決定了導(dǎo)電滑環(huán)必須能在空間環(huán)境中，特別是真空、高溫、高濕、強烈振動沖擊等惡劣條件下，仍能表現(xiàn)出優(yōu)越的性能、超強的穩(wěn)定性以及較長的使用壽命，這也是對空間環(huán)境應(yīng)用的高品質(zhì)導(dǎo)電滑環(huán)的基本要求。
（2）在特種行業(yè)的應(yīng)用急需突破。目前，在風(fēng)力發(fā)電、核電、高鐵以及高速機床等高端工程裝備上應(yīng)用的導(dǎo)電滑環(huán)幾乎全部依賴于進口，國內(nèi)導(dǎo)電滑環(huán)在設(shè)計制造技術(shù)層面存在較大的技術(shù)難點，產(chǎn)品可靠性和配套能力與國際水平仍有較大差距，極少數(shù)的廠家擁有生產(chǎn)合格產(chǎn)品的能力。當(dāng)前，急需通過提升技術(shù)實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電、核電以及高鐵等特種領(lǐng)域的應(yīng)用，要求導(dǎo)電滑環(huán)必須具備大電流、高可靠性、高穩(wěn)定性、超長壽命以及適應(yīng)特種環(huán)境等高品質(zhì)，必須突破特種導(dǎo)電滑環(huán)產(chǎn)品關(guān)鍵設(shè)計制造技術(shù)上的難題，打造產(chǎn)品的核心競爭力，爭取在未來導(dǎo)電滑環(huán)市場競爭中牢牢占據(jù)一席之地。
傳統(tǒng)精密旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電滑環(huán)均存在一定缺陷，如碳刷式導(dǎo)電滑環(huán)在旋轉(zhuǎn)的過程中很容易積碳、增大接觸電阻、增加旋轉(zhuǎn)件之間的摩擦力，甚至?xí)枞D(zhuǎn)件，致使旋轉(zhuǎn)件停止工作或者損壞。另一類以熱膨脹系數(shù)高的水銀為導(dǎo)電介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)電連接器，其導(dǎo)電性能好，但耐溫性能差，使用溫度受到限制，當(dāng)溫度超過60℃時易揮發(fā)，并會對人體產(chǎn)生危害，需要非常高的安裝及密封要求。因此，傳統(tǒng)導(dǎo)電滑環(huán)已無法滿足我國工業(yè)、制造業(yè)以及航空航天等尖端軍事領(lǐng)域?qū)軐?dǎo)電滑環(huán)的需求。亟需開發(fā)高可靠性、高穩(wěn)定性、高導(dǎo)電性及使用壽命長的導(dǎo)電滑環(huán)。
液態(tài)金屬相對于水銀，熱膨脹系數(shù)小，接觸電阻小，導(dǎo)電性能優(yōu)異，液態(tài)溫區(qū)寬（室溫～2000℃均不揮發(fā)），具有良好的流動性和潤滑性能。液態(tài)金屬作為導(dǎo)電介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)水銀滑環(huán)中汞制成的旋轉(zhuǎn)電連接器件，無毒環(huán)保，結(jié)構(gòu)緊湊，極大的提高了旋轉(zhuǎn)電連接器的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命?？蓮V泛用于各種高溫、高速、高壓、真空、高振動沖擊等極端惡劣條件下的旋轉(zhuǎn)電連接器應(yīng)用場景。
在工業(yè)及醫(yī)用CT領(lǐng)域，開發(fā)基于液態(tài)金屬的旋轉(zhuǎn)電連接部件（如液態(tài)金屬軸承），實現(xiàn)高端精密部件進口替代；在風(fēng)力、核電及高鐵領(lǐng)域，開發(fā)具有大電流、高可靠性、高穩(wěn)定性、超長壽命以及適應(yīng)特種環(huán)境等液態(tài)金屬導(dǎo)電滑環(huán)，打造高端裝備制造的核心競爭力。