本文以碳纤维作为增强材料,采用拉挤成型工艺,制备出复合材料导线芯,并在外部绞合铝合金导线制备出架空导线。该新型碳纤维复合芯导线可以实现对现有输电线路的改造,增加输电能力,对于碳纤维复合芯及复合芯导线的研究具有重大的经济和社会意义。本文对自制的复合芯及导线的制备与性能做了系统的研究。调整了拉挤工艺中的排纱、树脂浸渍、入模及固化、牵引四部分的关键设置,获取了制备碳纤维复合芯的最佳工艺参数为后固化温度在200-220℃之间,固化剂的含量为40%。对比分析了实验室自制复合芯与CTC公司产品ACCC的性能,结果表明：实验室自制碳纤维复合芯的热膨胀系数比ACCC的小,更能有效地降低架空导线的弧垂；通过动态机械热分析(DMA)考察了复合芯的动态力学性能,发现自制复合芯具有更高的储能模量,抵抗变形的能力更强。自制复合芯的玻璃化转变温度(Tg)比ACCC低10℃,需通过对环氧基体进行改性提高复合芯的耐热性；考察复合芯的静态力学性能发现自制复合芯的抗拉强度比ACCC大；采用扫描电镜(SEM)观察了复合芯的横截面与剖面,纤维与基体界面粘结良好,无纤维的拨出、脱粘现象。初步探索了复合芯的湿热老化行为。复合芯的吸湿特性复合芯在低温下的湿热老化符合Fick扩散定律。在100℃的蒸馏水中,浸泡前期复合芯符合Fick扩散定律,后期吸湿率出现下降。同时,温度越高,复合芯的饱和吸湿率越大,达到饱和吸湿率的时间越短；湿热老化导致了复合芯的弯曲强度下降,温度越高,弯曲强度下降的越快,幅度越大;复合芯的动态力学性能测试结果表明,复合芯的储能模量随老化时间的延长而下降,损耗因子随老化时间的延长而增大；通过分析浸泡前后的复合芯的红外谱(IR)发现,复合芯在浸泡过程中结构未发生化学变化,只存在未固化的环氧基体的溶解或析出；采用扫描电镜观察了浸泡前后复合芯的劈裂面形貌,浸泡后的复合芯的纤维与基体的界面都出现了不同程度的破坏,尤其以在100℃蒸馏水中浸泡时破坏最严重。测试分析了自制新型碳纤维复合芯铝导线的各项性能,新型导线的各种表观质量均达到标准要求,与传统钢芯导线相比,新型导线的重量轻,抗拉强度大；在拉伸过程中复合芯只表现出弹性变化,而铝绞线要发生弹塑性变形,使导线的应力应变曲线上存在斜率的突然变化；碳纤维复合芯的热膨胀系数比铝绞线要小的多,在温度升高到一定值时导线的弧垂基本不再增加,大大降低了导线的弧垂,从而允许导线在更高的温度下使用；载流量测试结果表明新型导线的载流量大大超过传统钢芯铝导线,可以实现对输电线路扩容的改造；新型导线顺利通过了微风振动,电晕及无线电干扰测试；总之,自制碳纤维复合芯铝导线的各项性能均能够达到施工设计要求,并且在现场应用情况良好。