液态金属导电滑环
- 分类：重要科研成果
- 发布时间：2022-11-21 14:39:02
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导电滑环是利用导电环的滑动接触、静电耦合或电磁耦合，在固定座架转动部件与滚动或滑动部件之间传递电信号和电能传递的精密输电装置。精密导电滑环属于高科技产品，一直以来被应用于尖端军事领域，是各种精密转台、离心机和惯导设备的关键器件。随着我国经济的不断发展，民用领域也越来越多的涉足使用此类产品，用于工业自动系统控制中。在国外先进发达国家，该类产品已逐渐由军用产品转为民用产品，并实现了标准化、批量化生产，被广泛应用于安防、工厂自动化、电力、金融、仪表、航空、军事、运输、建筑等机电设备上。如侦察飞机设备，防空雷达，火炮系统，预警天线，导弹测试系统上。
当前，在国家工业化程度不断提高和高端制造业的优势集中的环境下，导电滑环技术的发展正朝着高精度、标准化、系列化以及产业化的方向发展，国内众多的导电滑环生产厂家已经研制出许多高品质的导电滑环，在产品的可靠性、稳定性以及使用寿命等方面也有了长足的进步，但与国外同类型产品相比，仍存在一定的差距。特别在以下领域：
（1）近几年在航空航天领域，各种精密转台、惯性导航系统、控制力矩陀螺等对精密导电滑环提出了更高的要求，由于需要传递控制信号和功率电流的多样性和复杂性，决定了导电滑环必须能在空间环境中，特别是真空、高温、高湿、强烈振动冲击等恶劣条件下，仍能表现出优越的性能、超强的稳定性以及较长的使用寿命，这也是对空间环境应用的高品质导电滑环的基本要求。
（2）在特种行业的应用急需突破。目前，在风力发电、核电、高铁以及高速机床等高端工程装备上应用的导电滑环几乎全部依赖于进口，国内导电滑环在设计制造技术层面存在较大的技术难点，产品可靠性和配套能力与国际水平仍有较大差距，极少数的厂家拥有生产合格产品的能力。当前，急需通过提升技术实现国产化替代。根据风力发电、核电以及高铁等特种领域的应用，要求导电滑环必须具备大电流、高可靠性、高稳定性、超长寿命以及适应特种环境等高品质，必须突破特种导电滑环产品关键设计制造技术上的难题，打造产品的核心竞争力，争取在未来导电滑环市场竞争中牢牢占据一席之地。
传统精密旋转导电滑环均存在一定缺陷，如碳刷式导电滑环在旋转的过程中很容易积碳、增大接触电阻、增加旋转件之间的摩擦力，甚至会阻塞旋转件，致使旋转件停止工作或者损坏。另一类以热膨胀系数高的水银为导电介质的旋转电连接器，其导电性能好，但耐温性能差，使用温度受到限制，当温度超过60℃时易挥发，并会对人体产生危害，需要非常高的安装及密封要求。因此，传统导电滑环已无法满足我国工业、制造业以及航空航天等尖端军事领域对精密导电滑环的需求。亟需开发高可靠性、高稳定性、高导电性及使用寿命长的导电滑环。
液态金属相对于水银，热膨胀系数小，接触电阻小，导电性能优异，液态温区宽（室温～2000℃均不挥发），具有良好的流动性和润滑性能。液态金属作为导电介质代替传统水银滑环中汞制成的旋转电连接器件，无毒环保，结构紧凑，极大的提高了旋转电连接器的稳定性、可靠性和使用寿命。可广泛用于各种高温、高速、高压、真空、高振动冲击等极端恶劣条件下的旋转电连接器应用场景。
在工业及医用CT领域，开发基于液态金属的旋转电连接部件（如液态金属轴承），实现高端精密部件进口替代；在风力、核电及高铁领域，开发具有大电流、高可靠性、高稳定性、超长寿命以及适应特种环境等液态金属导电滑环，打造高端装备制造的核心竞争力。
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