鋁可能成為銅的下一個(gè)“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”

外電7月4日消息，美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)的研究人員正在努力提高鋁的導(dǎo)電性，使其比銅更有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

在科學(xué)家看來(lái)，這項(xiàng)工作打開了一扇實(shí)驗(yàn)大門--如果完全實(shí)現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)電的鋁替代銅，這將在輸電線路以外的市場(chǎng)發(fā)揮作用，徹底改變車輛、電子設(shè)備和電網(wǎng)。

“如果能讓鋁的導(dǎo)電性提高--甚至達(dá)到銅的80%或90% ，”鋁將可以取代銅，這將產(chǎn)生巨大的不同，因?yàn)殇X更輕，更便宜，供應(yīng)更充足，”PNNL材料科學(xué)家和研究的合著者Keerti Kappagantula在媒體聲明中說(shuō)。“這是我們正在努力解決的大問(wèn)題。”

鋁可能是銅的下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手

Kappagantula指出，這項(xiàng)研究是由于他和他的團(tuán)隊(duì)意識(shí)到銅的需求正在迅速超過(guò)其現(xiàn)有的可用性，特別是在電動(dòng)汽車革命開始的時(shí)候。

鑒于鋁的價(jià)格和重量只有銅的三分之一，但導(dǎo)電性只有60%左右，他們決定做些什么來(lái)增加金屬的導(dǎo)電性。

Kappagantula說(shuō)：“導(dǎo)電性是關(guān)鍵，因?yàn)橹亓扛p、具有同等導(dǎo)電性的電線可以用來(lái)設(shè)計(jì)更輕的電機(jī)和其他電子元件，這樣汽車就可以行駛更長(zhǎng)的距離?！薄皬钠囯娮釉O(shè)備到能源生產(chǎn)，再到通過(guò)電網(wǎng)將能源傳輸?shù)郊抑薪o汽車電池充電--任何依靠電力運(yùn)行的東西--都可以變得更高效?！?/span>

改變金屬結(jié)構(gòu)

根據(jù)這位科學(xué)家的說(shuō)法，多年來(lái)，人們一直認(rèn)為金屬的導(dǎo)電性是無(wú)與倫比的。然而，現(xiàn)在人們知道，通過(guò)改變它們的結(jié)構(gòu)和引入正確的添加物，有可能影響金屬的性能。

為了弄清楚鋁的導(dǎo)電性可以提高多少，Kappangantula和博士后學(xué)者Aditya Nittala與俄亥俄大學(xué)的David Drabold和Kashi Subedi合作，確定溫度和結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)鋁導(dǎo)電性的影響，并開發(fā)了改變?cè)拥姆椒▉?lái)提高其導(dǎo)電性。

這種類型的分子模擬以前從未在金屬上做過(guò)，所以研究人員從半導(dǎo)體中尋找靈感，因?yàn)橹暗难芯恳呀?jīng)成功地模擬了這些硅基材料和一些金屬氧化物的導(dǎo)電性。

然后，研究團(tuán)隊(duì)將這些概念應(yīng)用到鋁的研究中，并模擬了如果鋁結(jié)構(gòu)中的單個(gè)原子被移除或重新排列，金屬的導(dǎo)電性會(huì)發(fā)生什么變化。這些微小的變化疊加起來(lái)，使總導(dǎo)電性顯著提高。

現(xiàn)在，改變金屬導(dǎo)電性的理論方法已經(jīng)明確，研究人員計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室里看看他們能增加鋁的導(dǎo)電性多少，以使理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相匹配。他們也在探索通過(guò)同樣的模擬來(lái)提高其他金屬的導(dǎo)電性的可能性。