蓋世汽車訊 就目前而言，在電力行業(yè)，銅是王者。據(jù)外媒報道，太平洋西北國家實驗室（PNNL）的新研究可能改變這種情況。該實驗室提供了一種提高鋁導電性的方法，使其在經(jīng)濟效益上比銅更具有競爭力。這項研究打開了實驗的大門，如果成功的話，將提供一種可以替代銅的超導電鋁。這種鋁可用于輸電線路以外的市場，徹底改變汽車、電子產(chǎn)品和電網(wǎng)。

（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）

研究人員表示，如果用導電性更高的鋁取代銅，將產(chǎn)生巨大的影響，因為鋁更輕、成本更低、更豐富。

銅和鋁

目前，銅的需求量不斷增長，迅速超過其供應量，從而導致成本上升。作為一種很好的導體，銅的應用非常廣泛，包括手持電子設備，以及為互聯(lián)網(wǎng)供電的水下傳輸電纜等。然而，銅越來越少，越來越貴，這一點不容忽視。隨著電動汽車不斷發(fā)展，預計這一趨勢將越來越嚴峻，因為電動汽車中使用的銅是傳統(tǒng)汽車的兩倍。此外，銅很重，也會影響電動汽車的效率。

鋁的價格和重量比銅低三分之二。但是，鋁的導電性相對較低，僅為銅的60%左右，使其實際應用受限。

PNNL研究人員Keerti Kappagantula表示：“導電性很關(guān)鍵，因為使用具有同等導電性的輕質(zhì)導線，設計出來的電機和其他電子部件也更輕，這樣就可以延長汽車的續(xù)航里程。任何依靠電力運行的東西，都可以因此變得更高效，比如汽車電子設備、能源發(fā)電，以及通過電網(wǎng)給家中的汽車電池充電?！?/p>

提高鋁的導電性將改變游戲規(guī)則

Kappagantula解釋說：“多年來，研究人員一直認為，金屬的導電性是不可能提高的。然而，事實并非如此。如果改變金屬的結(jié)構(gòu)，并引入合適的添加劑，確實可以影響其性能?！?/p>

為了解鋁的導電性可以提高多少，Kappangantula、PNNL博士后學者Aditya Nittala與俄亥俄大學（Ohio University）的著名教授David Drabold和研究生Kashi Subedi合作，確定溫度和結(jié)構(gòu)缺陷對鋁導電性的影響，并開發(fā)了一種可逐一控制各個原子的配方，以提高導電性。

由于從末對金屬進行此類分子模擬，研究人員希望從半導體中找到靈感。因為之前已有一些研究成功模擬了這些硅基材料和一些金屬氧化物的導電性。該團隊將這些概念應用到鋁的研究中，并模擬了如果鋁結(jié)構(gòu)中的單個原子被移除或重新排列，這種金屬的導電性會發(fā)生什么變化。這些微小的變化疊加在一起，從總體上大幅提高了導電性。

該模型模擬現(xiàn)實環(huán)境的能力，甚至讓團隊人員感到驚訝。Kappagantula表示：“沒想到這些結(jié)果會這樣接近現(xiàn)實。這種基于原子結(jié)構(gòu)及其不同狀態(tài)的模型模擬，能夠達到很高的精確度。”

現(xiàn)在，研究人員已明確可以改變金屬導電性的理論方法，并計劃在實驗室中了解鋁導電性的具體提升程度，以使理論值與實驗結(jié)果相符。另外，探討通過同樣的模擬過程提高其他金屬導電性的可能性。

該團隊預計，開發(fā)導電性更高的鋁，將產(chǎn)生深遠的影響。這種超導電鋁價格合理、重量輕，如果成功的話，所有使用電力或銅的應用都將從中受益。

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