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如今我國高鐵正向時速400公里邁進，對接觸網也提出了更高的要求：導電性要高，要扛得住日曬雨淋，還要扛得住摩擦導致的高溫。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
高鐵軌道上方都設置了接觸網導線，通過車身上的列車受電弓，將電能從導線接入到車中。
這根導線看似平常，卻絕不簡單：除了導電性能和耐用程度，在列車時速達到300公里以上時，受電弓和接觸網導線摩擦，會產生高溫，導線必須在這種高溫下也保持性能良好。換言之，導電性、柔韌度、硬度和強度缺一不可。
銅具備良好的導電性，被確定為導線的主要材料之一。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‘超級導線’，我們覺得石墨烯+銅是很好的解決方案?！蓖貊胃嬖V記者。
事實上，業(yè)界已開始研究石墨烯+銅的組合。這種新型復合材料的超高導電性能，比導電性能之王——金屬銀，還要高出10%，被美國銅協會認定為目前室溫測到的、最高導電率的金屬材料。
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“聯姻”之路并非一帆風順。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)新性地從銅結晶過程中就開始調控，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，通過調控它們的反應速度，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。
據王鑫介紹，這種新型復合材料不僅可應用于高鐵接觸網，還可用于日常供電的電網等多種場景。
