液態金屬導電滑環
- 分類：重要科研成果
- 發布時間：2022-11-21 14:39:02
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導電滑環是利用導電環的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定座架轉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。精密導電滑環屬于高科技產品，一直以來被應用于尖端軍事領域，是各種精密轉臺、離心機和慣導設備的關鍵器件。隨著我國經濟的不斷發展，民用領域也越來越多的涉足使用此類產品，用于工業自動系統控制中。在國外先進發達國家，該類產品已逐漸由軍用產品轉為民用產品，并實現了標準化、批量化生產，被廣泛應用于安防、工廠自動化、電力、金融、儀表、航空、軍事、運輸、建筑等機電設備上。如偵察飛機設備，防空雷達，火炮系統，預警天線，導彈測試系統上。
當前，在國家工業化程度不斷提高和高端制造業的優勢集中的環境下，導電滑環技術的發展正朝著高精度、標準化、系列化以及產業化的方向發展，國內眾多的導電滑環生產廠家已經研制出許多高品質的導電滑環，在產品的可靠性、穩定性以及使用壽命等方面也有了長足的進步，但與國外同類型產品相比，仍存在一定的差距。特別在以下領域：
（1）近幾年在航空航天領域，各種精密轉臺、慣性導航系統、控制力矩陀螺等對精密導電滑環提出了更高的要求，由于需要傳遞控制信號和功率電流的多樣性和復雜性，決定了導電滑環必須能在空間環境中，特別是真空、高溫、高濕、強烈振動沖擊等惡劣條件下，仍能表現出優越的性能、超強的穩定性以及較長的使用壽命，這也是對空間環境應用的高品質導電滑環的基本要求。
（2）在特種行業的應用急需突破。目前，在風力發電、核電、高鐵以及高速機床等高端工程裝備上應用的導電滑環幾乎全部依賴于進口，國內導電滑環在設計制造技術層面存在較大的技術難點，產品可靠性和配套能力與國際水平仍有較大差距，極少數的廠家擁有生產合格產品的能力。當前，急需通過提升技術實現國產化替代。根據風力發電、核電以及高鐵等特種領域的應用，要求導電滑環必須具備大電流、高可靠性、高穩定性、超長壽命以及適應特種環境等高品質，必須突破特種導電滑環產品關鍵設計制造技術上的難題，打造產品的核心競爭力，爭取在未來導電滑環市場競爭中牢牢占據一席之地。
傳統精密旋轉導電滑環均存在一定缺陷，如碳刷式導電滑環在旋轉的過程中很容易積碳、增大接觸電阻、增加旋轉件之間的摩擦力，甚至會阻塞旋轉件，致使旋轉件停止工作或者損壞。另一類以熱膨脹系數高的水銀為導電介質的旋轉電連接器，其導電性能好，但耐溫性能差，使用溫度受到限制，當溫度超過60℃時易揮發，并會對人體產生危害，需要非常高的安裝及密封要求。因此，傳統導電滑環已無法滿足我國工業、制造業以及航空航天等尖端軍事領域對精密導電滑環的需求。亟需開發高可靠性、高穩定性、高導電性及使用壽命長的導電滑環。
液態金屬相對于水銀，熱膨脹系數小，接觸電阻小，導電性能優異，液態溫區寬（室溫～2000℃均不揮發），具有良好的流動性和潤滑性能。液態金屬作為導電介質代替傳統水銀滑環中汞制成的旋轉電連接器件，無毒環保，結構緊湊，極大的提高了旋轉電連接器的穩定性、可靠性和使用壽命。可廣泛用于各種高溫、高速、高壓、真空、高振動沖擊等極端惡劣條件下的旋轉電連接器應用場景。
在工業及醫用CT領域，開發基于液態金屬的旋轉電連接部件（如液態金屬軸承），實現高端精密部件進口替代；在風力、核電及高鐵領域，開發具有大電流、高可靠性、高穩定性、超長壽命以及適應特種環境等液態金屬導電滑環，打造高端裝備制造的核心競爭力。
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