محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام (PNNL) با استفاده از روش پردازش و اکستروژن،کامپوزیت مس/گرافن ساختند که می‌تواند هدایت بهتری نسبت به فلز مس داشته باشد.
سیم‌مسی با گرافن تقویت شد؛ افزایش ۱۱ درصدی هدایت الکتریکی
این کامپوزیت جدید توانایی بالایی در بهبود انتقال برق داشته و می تواند منجر به توزیع کارآمدتر برق در خانه‌ها و مشاغل شود. این تیم درخواست ثبت اختراع برای این فناوری را داده است، که توسط دفتر مواد پیشرفته و دفتر فناوری تولید وزارت انرژی (DOE) پشتیبانی شده است.
کرتی کاپاگانتلا از محققان این پروژه در تحقیقات خود دریافت که گرافن می‌تواند ضریب دمای مقاومت را اصلاح کند، ویژگی که توضیح می‌دهد چرا سیم‌های فلزی هنگام عبور جریان الکتریکی از آن‌ها گرم می‌شوند. محققان می‌خواهند ضمن افزایش توانایی فلز در انتقال برق، این مقاومت را کاهش دهند. چندین سال است که آن‌ها با افزودن مواد دیگر به این فلزات، هدایت فلز، به ویژه در دماهای بالا را، افزایش داده‌اند. اما آیا این کامپوزیت می‌تواند در مقیاس تجاری قابل دوام باشند؟
این گروه تحقیقاتی نشان داده‌اند که می‌توانند این کار را با پلتفرمی به نام ™ ShAPE انجام دهند. دراین روش با استفاده از گرافن به میزان ۱۸ ppm که به مس اضافه می‌شود می‌تواند ضریب دمای مقاومت را بدون کاهش هدایت الکتریکی ۱۱ درصد کاهش داد. این دستاورد برای تولید موتورهای وسایل نقلیه الکتریکی بسیار مهم است، جایی که افزایش ۱۱ درصدی هدایت الکتریکی سیم‌پیچ سیم مسی به افزایش ۱ درصدی در راندمان حرکتی تبدیل می‌شود.
کاپاگانتلا گفت: «این کشف برخلاف آنچه که معمولاً در مورد رفتار فلزات به عنوان هادی شناخته می‌شود، است. به طور معمول، وارد کردن مواد افزودنی به یک فلز، ضریب مقاومت را افزایش می‌دهد، به این معنی که آن‌ها در همان سطح جریان در مقایسه با فلزات خالص سریع‌تر گرم می‌شوند. ما در حال ارائه ویژگی جدید و هیجان‌انگیزی هستیم که با این کامپوزیت جدید به این ویژگی می‌رسیم.»
آن‌ها نشان دادند که پردازش فاز جامد، منجر به یک ساختار یکنواخت، در ریزساختار می‌شود که ممکن است مسئول کاهش ضریب مقاومت کامپوزیت باشد.
