石墨烯作為銅基復(fù)合材料的理想增強相，近年來在提升材料性能及工業(yè)化應(yīng)用方面取得了顯著進展。一種全新的高電導(dǎo)率石墨烯銅基復(fù)合材料開始在線纜行業(yè)推廣，已經(jīng)有高速裸線工廠在驗證其性能，其設(shè)計理論是石墨烯+銅，具有高導(dǎo)電率（57-59 MS/M）和高穩(wěn)定性，而石墨烯的電導(dǎo)率高達100 MS/M，LTDF石墨烯的電導(dǎo)率比銅高出近70%，因此，以銅為基體、以石墨烯為增強相，制得的高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、超高強度及電磁屏蔽性能優(yōu)良的“超級銅”正越來越受到科研界和產(chǎn)業(yè)界的青睞。最新石墨烯銅基復(fù)合材料突破性進展，美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）的一個研究團隊將石墨烯這種碳基材料添加到電銅中，發(fā)現(xiàn)它能夠在不降低電導(dǎo)率的情況下，減少金屬的電阻溫度系數(shù)，這一成果有望帶來電氣效率的提升。

電阻溫度系數(shù)解釋了為什么銅線在通電時會發(fā)熱，它是金屬導(dǎo)電性的一個重要影響因素。如果金屬溫度過高，其導(dǎo)電性通常會降低。這一發(fā)現(xiàn)是在科學(xué)家們多年研究如何通過添加其他材料來增加金屬導(dǎo)電性，尤其是在高溫環(huán)境下取得的，這也顛覆了關(guān)于金屬作為導(dǎo)體行為的傳統(tǒng)科學(xué)認知。

銅（Cu）因其優(yōu)良的導(dǎo)電性能被廣泛應(yīng)用于電機、發(fā)電機、建筑電線、充電器、變壓器和電氣接觸等領(lǐng)域。隨著對電氣化和能源效率要求的提高，需要開發(fā)出比現(xiàn)有銅合金（如C10100和C11000）具有更高電性能的材料。來自PNNL的科學(xué)家們在《Materials & Design》雜志上發(fā)表的研究成果顯示，通過剪切輔助加工和擠出（ShAPE）技術(shù)制造的銅-石墨烯復(fù)合材料，在電性能上取得了顯著提升。具體而言，添加18ppm的石墨烯能夠使C11000合金的電阻溫度系數(shù)（TCR）降低近11%，研究人員發(fā)現(xiàn)，這一降低并沒有減少材料在室溫下的電導(dǎo)率。“我們證明了片狀和團簇必須同時存在，才能制造出更適合高溫運行的更好導(dǎo)體。”PNNL 的材料科學(xué)家、參與該研究的 Kappagantula 說。

圖：（a）摩擦系數(shù)（CoF）隨滑動時間的變化；（b）僅銅和銅-石墨烯（Cu-Gr）原料箔的磨損深度隨磨損寬度的變化，這些原料箔用于制造各種ShAPE銅-石墨烯復(fù)合材料

圖：（a）電阻溫度系數(shù)（TCR）和（b）ShAPE僅銅及銅-石墨烯（Cu-Gr，簡稱CuG）復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨石墨烯（Gr）含量的變化