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如今我國高鐵正向時速400公里邁進，對接觸網(wǎng)也提出了更高的要求：導(dǎo)電性要高，要扛得住日曬雨淋，還要扛得住摩擦導(dǎo)致的高溫。近日，中科院深圳先進院副研究員王鑫告訴深圳商報記者，他們正在研發(fā)石墨烯+銅的高鐵“超級充電線”。
“超級銅”可節(jié)約用電
高鐵軌道上方都設(shè)置了接觸網(wǎng)導(dǎo)線，通過車身上的列車受電弓，將電能從導(dǎo)線接入到車中。
這根導(dǎo)線看似平常，卻絕不簡單：除了導(dǎo)電性能和耐用程度，在列車時速達到300公里以上時，受電弓和接觸網(wǎng)導(dǎo)線摩擦，會產(chǎn)生高溫，導(dǎo)線必須在這種高溫下也保持性能良好。換言之，導(dǎo)電性、柔韌度、硬度和強度缺一不可。
銅具備良好的導(dǎo)電性，被確定為導(dǎo)線的主要材料之一。由于其強度差，人們又在不斷尋找另一種金屬來形成優(yōu)勢互補，并最終確定了銅鎂合金。
“我國高鐵時速馬上要達到400公里，這就需要升級版的‘超級導(dǎo)線’，我們覺得石墨烯+銅是很好的解決方案。”王鑫告訴記者。
事實上，業(yè)界已開始研究石墨烯+銅的組合。這種新型復(fù)合材料的超高導(dǎo)電性能，比導(dǎo)電性能之王——金屬銀，還要高出10%，被美國銅協(xié)會認定為目前室溫測到的、最高導(dǎo)電率的金屬材料。
此前中國中車研發(fā)出的“超級銅”，正是由石墨烯+銅組成。據(jù)報道，全國電機中，若10%的電機替換為超級銅，則每年可節(jié)約用電27.2億度，約相當于葛洲壩電站兩個月的發(fā)電量。
讓電子坐上高速列車
不過，石墨烯和銅的“聯(lián)姻”之路并非一帆風(fēng)順。如何讓兩者混合更均勻，是難題之一。
此前的研究中，大多用銅粉和石墨烯粉混合，來制備這種新型復(fù)合材料?！斑@是微米級別的混合，雖然可操作性強，但我們覺得還能進一步提升?！蓖貊胃嬖V記者。
△團隊制備的石墨烯+銅接觸線樣品
為此，團隊創(chuàng)新性地從銅結(jié)晶過程中就開始調(diào)控，讓兩者達到原子、分子級別的混合。大概操作過程為，將石墨烯和銅放進一個有機體系里，通過調(diào)控它們的反應(yīng)速度，讓銅均勻地沉積在石墨烯表面?！皟烧邇?yōu)勢互補，能讓電子又多，跑得又快，就像電子也坐上了高速列車?！蓖貊握f。
如今，實驗室已完成了樣品的制備。與此同時，為進一步提高材料性能，團隊還自主研發(fā)了一種算法，通過高通量篩選，從不同種類的石墨烯中，找到最合適的那一種。
據(jù)王鑫介紹，這種新型復(fù)合材料不僅可應(yīng)用于高鐵接觸網(wǎng)，還可用于日常供電的電網(wǎng)等多種場景。
