飞驰的高铁上，目之所及是车内舒适的环境和窗外快速掠过的景色，却很少有人关注到列车上方的接触网导线，而这个接触网却肩负重要职责：为高铁提供电能。
如今我国高铁正向时速400公里迈进，对接触网也提出了更高的要求：导电性要高，要扛得住日晒雨淋，还要扛得住摩擦导致的高温。近日，中科院深圳先进院副研究员王鑫告诉深圳商报记者，他们正在研发石墨烯+铜的高铁“超级充电线”。
“超级铜”可节约用电
高铁轨道上方都设置了接触网导线，通过车身上的列车受电弓，将电能从导线接入到车中。
这根导线看似平常，却绝不简单：除了导电性能和耐用程度，在列车时速达到300公里以上时，受电弓和接触网导线摩擦，会产生高温，导线必须在这种高温下也保持性能良好。换言之，导电性、柔韧度、硬度和强度缺一不可。
铜具备良好的导电性，被确定为导线的主要材料之一。由于其强度差，人们又在不断寻找另一种金属来形成优势互补，并最终确定了铜镁合金。“我国高铁时速马上要达到400公里，这就需要升级版的‘超级导线’，我们觉得石墨烯+铜是很好的解决方案。”王鑫告诉记者。
事实上，业界已开始研究石墨烯+铜的组合。这种新型复合材料的超高导电性能，比导电性能之王——金属银，还要高出10%，被美国铜协会认定为目前室温测到的、最高导电率的金属材料。
此前中国中车研发出的“超级铜”，正是由石墨烯+铜组成。据报道，全国电机中，若10%的电机替换为超级铜，则每年可节约用电27.2亿度，约相当于葛洲坝电站两个月的发电量。
让电子坐上高速列车
不过，石墨烯和铜的“联姻”之路并非一帆风顺。如何让两者混合更均匀，是难题之一。此前的研究中，大多用铜粉和石墨烯粉混合，来制备这种新型复合材料。“这是微米级别的混合，虽然可操作性强，但我们觉得还能进一步提升。”王鑫告诉记者。
△团队制备的石墨烯+铜接触线样品
为此，团队创新性地从铜结晶过程中就开始调控，让两者达到原子、分子级别的混合。大概操作过程为，将石墨烯和铜放进一个有机体系里，通过调控它们的反应速度，让铜均匀地沉积在石墨烯表面。“两者优势互补，能让电子又多，跑得又快，就像电子也坐上了高速列车。”王鑫说。如今，实验室已完成了样品的制备。与此同时，为进一步提高材料性能，团队还自主研发了一种算法，通过高通量筛选，从不同种类的石墨烯中，找到最合适的那一种。据王鑫介绍，这种新型复合材料不仅可应用于高铁接触网，还可用于日常供电的电网等多种场景。
文章来源：公众号【石墨烯资讯】
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