PNNL研究超导电铝以替代铜或用于汽车

目前在电力行业，铜是王道。据国外媒体报道，太平洋西北国家实验室的新研究可能会改变这种情况。实验室提供了一种提高铝导电性的方法，使其在经济效益上比铜更有竞争力。这项研究打开了实验的大门，如果成功，它将提供一种可以取代铜的超级导电铝。这种铝可以用在输电线路以外的市场，彻底改变汽车、电子产品、电网。

研究人员表示，如果铜被导电性更高的铝取代，将会产生巨大的影响，因为铝更轻、更便宜、更丰富。

以及铜和铝。

目前，对铜的需求不断增加，迅速超过其供应，导致成本上升。作为一种良好的导体，铜被广泛应用，包括手持电子设备，以及向互联网供电的水下传输电缆。但是铜越来越不贵，这一点不容忽视。随着电动汽车的不断发展，预计这种趋势会越来越严峻，因为电动汽车使用的铜是传统汽车的两倍。另外，铜比较重，也会影响电动车的效率。

铝的价格和重量比铜低三分之二。但铝的电导率相对较低，仅为铜的60%左右，限制了其实际应用。

“导电性至关重要，因为通过使用具有相同导电性的轻质导线，设计的电机和其他电子元件更轻，这样汽车的续航里程才能得到延长，”PNNL研究员Keerti Kappagantula说。任何依靠电力运行的东西都可以变得更加高效，比如汽车电子设备、能源发电，以及通过电网给家里的汽车电池充电。"

提高铝的导电性将改变游戏规则。

“多年来，研究人员一直认为提高金属的导电性是不可能的，”Kappagantula解释道。然而，事实并非如此。如果改变金属的结构，引入适当的添加剂，确实可以影响其性能。"

为了了解铝的电导率可以提高多少，Kappangantula和PNNL博士后学者Aditya Nittala与俄亥俄大学著名教授David Drabold和研究生Kashi Subedi合作，确定了温度和结构缺陷对铝电导率的影响，并开发了一个公式，可以逐个控制每个原子来提高电导率。

由于这种从末端对金属的分子模拟，研究人员希望从半导体中找到灵感。因为之前的一些研究已经成功模拟了这些硅基材料和一些金属氧化物的导电性。该团队将这些概念应用于铝的研究，并模拟了如果铝结构中的单个原子被移除或重新排列，这种金属的导电性会发生什么。这些微小的变化加起来大大提高了整体的导电性。

该模型模拟真实环境的能力甚至让团队成员感到惊讶。Kappagantula说:“我没想到这些结果与现实如此接近。这种基于原子结构及其不同状态的模型模拟可以达到很高的精度。”

现在，研究人员已经明确了可以改变金属电导率的理论方法，并计划在实验室中找出铝电导率的具体改善程度，使理论值与实验结果一致。此外，还讨论了通过同样的模拟过程提高其他金属导电性的可能性。

该团队预计，具有更高导电性的铝的开发将产生深远的影响。这种超导铝价格合理，重量轻。如果成功，所有使用电或铜的应用都将从中受益。