太平洋西北国家实验室 PNNL材料科学家基蒂·卡帕甘图拉(Keerti Kappagantula)持有一种含有石墨烯添加剂的超高导电性铜线，其导电性比电机应用的行业标准退火铜高5%
信用:安德烈斯塔尔| PNNL 太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员已经将铜线的导电率提高了大约5%
这看起来似乎是一个小数目，但它可以对电机效率产生很大的影响
更高的导电率也意味着相同的效率需要更少的铜，这可以减少各种部件的重量和体积，这些部件预计将为我们未来的电动汽车提供动力
该实验室与通用汽车公司合作，测试用于汽车发动机部件的强化铜线
作为成本分担研究项目的一部分，该团队验证了电导率的增加，并发现它还具有更高的延展性——在断裂前能够拉伸得更远
在其他物理性能方面，它的表现就像普通的铜一样，因此它可以焊接并承受其他机械应力，而不会降低性能
这意味着组装电机不需要专门的制造方法——只需要新的先进的PNNL铜复合材料
这项技术可以应用于任何使用铜来输送电能的行业，包括电力传输、电子、无线充电器、电动机、发电机、海底电缆和电池
PNNL大学的研究人员利用一个新的专利和正在申请专利的制造平台，将石墨烯——一种高导电性的纳米碳原子薄片——添加到铜和生产的电线中
与纯铜相比，导电性的提高是通过一种同类机器中的第一台来实现的，该机器结合并挤压金属和复合材料，包括铜
剪切灵感 PNNL的ShAPE工艺可以提高通过该工艺挤出的材料的性能
ShAPE代表剪切辅助加工和挤压
当金属或复合材料被推动通过模具以形成新的形状时，通过旋转金属或复合材料来施加反向力或剪切力
这种新颖、节能的方法通过使金属变形来产生内部热量，使其软化，并使其形成线、管和棒
首席研究员格伦·格兰特(Glenn Grant)说:“ShAPE是第一个在批量生产中提高铜导电性的工艺，这意味着它可以生产工业上目前使用的尺寸和形式的材料，如电线和棒材。”
“在铜中添加石墨烯的好处之前已经研究过，但这些努力主要集中在制造成本和时间都非常昂贵的薄膜或层状结构上
ShAPE工艺首次展示了通过真正可扩展的工艺制造的铜-石墨烯复合材料的导电性的显著改善
" 信用:太平洋西北国家实验室 电荷:电动车用高导电性金属 根据一份2018年的U
S
能源部关于电动汽车的报告，需要提高电机效率，以增加电动汽车的功率密度
此外，部件需要安装在车辆内越来越小的可用空间内
但是减小电机体积受限于当前电动车辆中使用的材料和铜绕组的导电性限制
事实证明，将石墨烯添加到铜中很困难，因为添加剂不能均匀混合，从而在结构中形成团块和孔隙
但是ShAPE工艺消除了孔隙，同时也将添加剂均匀地分布在金属中，这可能是导电性提高的原因
PNNL材料科学家基蒂·卡帕甘图拉说:“石墨烯的均匀分散是只需要非常少量的添加剂——大约百万分之六的石墨烯片——就能大幅提高5%的电导率的原因。”
“其他方法需要大量石墨烯，制造成本非常高，而且还没有达到我们在大规模实验中证明的高电导率
" 通用汽车公司的研发工程师验证了高导电性铜线可以用与传统铜线完全相同的方式进行焊接、铜焊和成型
这表明与现有电机制造流程的无缝集成
PNNL能源过程和材料部门的达雷尔·赫林说:“为了进一步实现轻型发动机，材料的进步是新的范例。”
“对于任何电动马达或无线车辆充电系统来说，更高电导率的铜都可能是实现轻量化和/或提高效率的一种破坏性方法
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