铜铝:一种便宜的替代品

铜目前在能源领域的地位至高无上。的最近的研究太平洋西北国家实验室(用电)提供一个公式来提高铝与铜的导电性,使其经济竞争力。

试验研究打开了一扇大门,如果完全意识到,可能导致一个可用的ultra-conductive铝替代铜市场以外的输电线路和转换汽车、电子和电网。

如果你能使铝更conductive-even 80%或90%作为导电铜?你可以取代铜,会产生巨大的差异,因为更多的导电铝更轻,更便宜,更丰富这是大局,我们正在努力解决的问题。

恩特Kappagantula、研究的合著者和材料科学家,太平洋西北国家实验室亚博网站下载

铜和铝

对铜的需求迅速超过其供给,提高了它的价格。尽管铜是一个奇妙的电导体,用于从手机到电力网络的水下电缆,它不可避免地变得越来越稀缺和昂贵的。

日益流行的电动车(电动车),同传统汽车需要两倍的铜,这些困难只是预期的恶化。此外,铜很重,降低电动汽车的效率。

大约60%的导电铜、铝成本和重量只有三分之一。但相对差铝的导电性可以在几个实际应用一个缺点。

Kappagantula补充道,“电导率是关键,因为较轻的重量与等效传导线可以用来设计更轻的汽车和其他电子元件,所以你的车可以去更远的距离。”

”从汽车的电子能源传输,通过充电电网的能量来你的家你的车的battery-anything运行在电力传输都可以变得更有效率”,表示Kappagantula。

游戏会改变铝的导电性提高。

Kappagantula说道,“多年来,我们认为无法更加导电金属。但事实并非如此。如果你改变金属的结构,引入合适的添加剂,你确实可以影响它的属性。”

确定温度和结构性缺陷对铝导电性的影响,Kappangantula和太平洋西北国家实验室博士后学者Aditya Nittala与俄亥俄大学研究生喀什Subedi和特聘教授大卫·Drabold开发一个原子食谱增加铝的导电性。

一个模型成功

研究人员不得不跳出固有思维模式,因为这种分子建模之前从未进行金属。从先前的研究有效地复制在这些硅基材料电导率和某些金属氧化物,他们向半导体寻求灵感。亚博网站下载

科学家修改这些想法与铝和做模拟金属的导电率会怎样如果某些原子结构被移除或改变。这些微小的调整导致电导率显著增加。

即使团队惊呆了的模型复制现实环境的能力。

Kappagantula补充道,“我们不认为这些结果是这接近现实。该模型仿真,基于原子结构及其不同状态是如此precise-I说,“哇,这是正确的目标。这是非常令人兴奋的。”

研究人员现在有一个明确的理论公式改变金属导电性,他们打算测试多少电导率可以在实验室里的铝匹配理论与实验。使用相同的模型,他们现在看到的前景使其他金属导电。

新一代金属的秘诀

廉价的制造,轻量级,ultra-conductive铝可能有积极影响的任何应用程序使用电力或铜,研究团队,预计,它将具有广泛深远影响的效果。

Hydro-Innovation Technology-ENA和美国国家科学基金会为这项研究提供了资助。亚博老虎机网登录先进的制造业和汽车技术的办公室能源部资助开发工作适应这些发现特定的能源使用。

期刊引用:

Subedi, k . N。等。(2022)在铝电传导过程:缺陷和声子。物理评论B。doi: 10.1103 / PhysRevB.105.104114。

来源:https://www.pnnl.gov/