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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 無機/物化 » 無機化學 » 石墨烯鋁線材料
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石墨烯鋁線材料
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石墨烯鋁線材料 能源、安全、環(huán)保是關系到人類生存和發(fā)展的三大關鍵問題，鋁材具有密度小、比 強度和比剛度高，耐腐蝕，美觀耐用，以成形，可表面處理，可回收再生，可節(jié)能儲能等一系 列優(yōu)良性能，推廣應用鋁材是緩解上述三大問題的重要途徑。因此鋁材越來越受到人們的 青睞，其應用已經(jīng)普及到國民經(jīng)濟各部門和人們生活各方面，在很多場合已經(jīng)代替了鋼材， 銅材，木材和塑料，成為人類社會的一種重要基礎材料。隨著鋁合金材料的發(fā)展，以鋁合金 材料作為導體材料和加強材料的導線在國內(nèi)外業(yè)日趨應用廣泛，其代表種類為全鋁合金絞 線、鋁合金芯鋁絞線，鋁合金通訊信號線、鋁合金屏蔽線等。 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對電力的需求急劇增長， 輸電線路日益向大容量方向發(fā)展，這就要求增大導線的輸電容量。但目前我國的輸電導線 主要還是傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線，這種鋼芯鋁絞線雖然強度高，但電能損耗大，導電率較低，耐 熱性差，輸電容量受到很大的限制。因此，當前需要開發(fā)新型的高強度、高導電率、耐熱的鋁 合金線材。 石墨烯以其獨特的二維結構、高強度、高導電性能和高導熱性能等超強的力學和 功能特性，被認為是最理想的復合材料增強相�，F(xiàn)有石墨烯增強鋁合金制備過程中由于石 墨烯分散的不均勻，容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，使得石墨烯增強效果不理想，不能滿足鋁合金導線的工業(yè)化生產(chǎn)需求，限制材料技術發(fā)展與應用。 為了體現(xiàn)石墨烯性能極致化力學、電學性能，廣州埃米石墨烯科技有限公司致力于石墨烯合金研發(fā)應用，開發(fā)了一種單層石墨烯/鋁復合材料，采用CP-C-HE法（Cool pressing-casting-hot extruding），高能球磨→復合粉冷壓成型→熔煉鑄造→熱擠壓制備的方法（圖1），生產(chǎn)工藝簡單，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 公司研發(fā)團隊致力于石墨烯添加，重點突破石墨烯分散問題。其添加的石墨烯在鋁及鋁合金材料中分布均勻，分散均勻的石墨烯在純鋁中形成了網(wǎng)絡結構和導電通路，為成型件的力學、電學性能奠定基礎。通過添加少量的石墨烯，所生產(chǎn)的鋁線在抗拉強度、延伸率、導電性方面均有明顯提高。與純鋁（牌號：1B95）基體材料相比，提升分別為41%、43%、12%，鋁合金提升分別為12%、33%、33%。 根據(jù)以上研究結果，本公司進行了專利申請CN201710874511.X，一種單層石墨烯/鋁復合材料及其制備方法，同時公司研究團隊還成功將經(jīng)驗應用于A355、A357、A360、A380等系列鋁合金的開發(fā)中，形成了以銅、鋁為主體的技術專利群，并不斷有新知識成果落地。 隨著中強鋁合金、高強度鋁合金及耐熱鋁合金導線使用的不斷推進，國內(nèi)許多位廠家都對鋁合金導線產(chǎn)生了極大興趣，國網(wǎng)電科院、上纜所等相關專家認為鋁合金相關技術性產(chǎn)品注定是發(fā)展趨勢，以石墨烯鋁合金為代表的新型材料，工業(yè)化生產(chǎn)正逐步走向成熟，市場規(guī)模的擴大將有效降低新產(chǎn)品的價格，在市場需求為導向的推動下，石墨烯鋁合金導線必將成為鋼芯鋁絞線的替代產(chǎn)品。 |
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