Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng đã phát hiện ra rằng việc thêm 19 phần triệu graphene vào đồng dùng làm ruột dẫn điện sẽ làm giảm hệ số điện trở nhiệt 11% mà không làm giảm độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng.
Phát hiện này, được báo cáo trên tạp chí “Vật liệu & Thiết kế” số tháng 1 năm 2024 , đi ngược lại với những quan sát đã được xác lập, trong đó việc đưa chất phụ gia vào kim loại thường làm tăng điện trở nhiệt của nó – có nghĩa là hợp kim đồng đó sẽ nóng lên nhanh hơn kim loại đồng nguyên chất.
Nhà khoa học vật liệu Keerti Kappagantula, một trong những nhà nghiên cứu của những nhà nghiên cứu thuộc Cơ quan Năng lượng Hoa Kỳ (U.S. Department of Energy – DOE) tham gia nghiên cứu này, cho biết: “Phát hiện này đi ngược lại với những gì người ta thường biết về hoạt động của kim loại với tư cách là chất dẫn điện”. “Chúng tôi đang mô tả một tính chất mới và thú vị của hỗn hợp kim loại này, nơi chúng tôi quan sát thấy độ dẫn điện được tăng cường trong dây đồng được tạo ra.”
Được sử dụng trong hệ thống dây điện từ năm 1820, đồng từ lâu đã được coi là chất dẫn điện tốt nhất, có khả năng chịu tải nặng và dòng điện tăng vọt. Tính chất mềm dẻo của nó cho phép nó biến dạng mà không bị vỡ. Các tính chất có lợi khác bao gồm khả năng chống ăn mòn, độ bền truyền nhiệt và khả năng chịu kéo cao. Nó cũng có độ bền cao, yêu cầu bảo trì tối thiểu.
Dây tổng hợp đồng-graphene mới này được kỳ vọng sẽ mang lại sự linh hoạt hơn nữa trong thiết kế, nghĩa là có rất nhiều khả năng ứng dụng. Kappagantula nói: “Bất cứ nơi nào có điện, chúng tôi đều có thể sử dụng hợp kim mới này của đồng.
Các dạng dây đồng cuộn được sử dụng trong lõi động cơ điện và máy phát điện có thể cho phép chúng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không làm mất tính dẫn điện. Độ dẫn điện tăng 11% sẽ tạo ra hiệu suất động cơ tăng 1%.
Ngoài ra, vật liệu composite có thể được sử dụng trong hệ thống dây dẫn điện từ đường dây truyền tải vào các tòa nhà. Bởi vì nó dẫn điện tốt hơn nên nó có thể giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng với mức tiết kiệm hiệu quả. Kappagantula gọi đây là “một giải pháp tuyệt vời cho hệ thống dây đồng trong môi trường đô thị mật độ cao”.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục khám phá các ứng dụng cho vật liệu đồng-graphene và đo các đặc tính thiết yếu của nó, bao gồm độ bền, độ mỏi, khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Đồng được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện, máy móc công nghiệp và ngành công nghiệp ô tô.
Tác giả: Lori Lovely
Nguồn: Electrical Contractor