通用汽車合作PNNL成功將銅線的導(dǎo)電率提高了約5%

據(jù)外媒報道，美國西北太平洋國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的研究人員成功將銅線的導(dǎo)電率提高了約5%。雖然聽起來提高的量并不大，但卻可以對電機(jī)的效率產(chǎn)生很大的影響，因為導(dǎo)電率更高就意味著如果要實現(xiàn)同樣的效率，需要的銅的數(shù)量會更少，從而可以減少驅(qū)動未來電動汽車的各種部件的重量和體積。

該實驗室與通用汽車合作，在汽車電機(jī)部件上測試得到強(qiáng)化的銅線。作為一項分?jǐn)偝杀镜难芯宽椖?，該團(tuán)隊負(fù)責(zé)驗證該銅線的導(dǎo)電率得到了提升，還發(fā)現(xiàn)其具有更高的韌性，即在斷裂之前可以被拉伸得更長。在其他物理特性方面，該銅線的表現(xiàn)與普通銅線一樣，因此也可以被用于焊接，還能夠承受其他機(jī)械應(yīng)力，且性能不會被降低。這意味著組裝電機(jī)將不再需要專門的制造方法，只需采用PNNL研發(fā)的新型銅復(fù)合材料即可。

該項技術(shù)可以應(yīng)用到任何利用銅來傳輸電能的行業(yè)，包括電力傳輸、電子設(shè)備、無線充電器、電機(jī)、發(fā)電機(jī)、海底電纜和電池。

PNNL的研究人員采用一種全新、正在申請專利的制造平臺，將導(dǎo)電性高的納米級碳原子薄片——石墨烯添加到銅和生產(chǎn)而成的銅線中。與純銅相比，采用此種全新的機(jī)器混合并擠壓金屬和含銅在內(nèi)的復(fù)合材料成功提高了導(dǎo)電率。

PNNL的ShAPE工藝（Shear Assisted Processing and Extrusion，剪切輔助加工及擠壓）可以提高材料擠壓后的性能。當(dāng)金屬或復(fù)合材料被推入模具中以打造新形狀時，旋轉(zhuǎn)該金屬或復(fù)合材料就會對其施加一種剪切力或反作用力。此種創(chuàng)新節(jié)能法可以通過讓金屬變形，在其內(nèi)部創(chuàng)造熱量，進(jìn)而讓其軟化，變成電線、管子和棒子。

據(jù)美國能源部2018年發(fā)布的一份電動汽車報告顯示，有必要提高電機(jī)的效率，從而增加電動汽車的功率密度。此外，需要打造組件以適應(yīng)可用空間越來越小的車輛。不過，目前電動汽車使用的材料和銅繞組導(dǎo)電率有限，從而也限制了電機(jī)體積得到縮小。

現(xiàn)在已經(jīng)證明在銅中添加石墨烯非常困難，因為添加劑不能均勻混合在一起，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成團(tuán)塊和孔隙空間。但是，ShAPE工藝可以消除孔隙空間，同時還能夠?qū)⑻砑觿┚鶆虻胤植嫉浇饘賰?nèi)部，這可能也是導(dǎo)電率得以提高的原因。

通用汽車公司的研發(fā)工程師證實，此種導(dǎo)電率高的銅線可以用與傳統(tǒng)銅線完全相同的方式進(jìn)行焊接、釬焊和成型，這也意味著可以無縫與現(xiàn)有的電機(jī)制造工藝集成。
責(zé)任編輯：YYX