太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的研究人员正在努力提高铝的电导率，使其在经济上与铜具有竞争力。

在科学家们看来，这项工作为实验打开了大门，如果完全实现，这些实验可能会导致一种超导电铝替代铜，这将在输电线路以外的市场中发挥作用，从而彻底改变车辆、电子产品和电网。

“如果你可以让铝的导电性更高——甚至是铜的 80% 或 90% 的导电性会怎样？你可以取代铜，这将产生巨大的影响，因为更多的导电铝更轻、更便宜、更丰富，”PNNL 材料科学家和该研究的合著者 Keerti Kappagantula 在媒体声明中说。“这是我们试图解决的大问题。”

铝的“类固醇”可能是铜的下一个竞争对手_1

Kappagantula 指出，这项研究是因为他和他的团队意识到铜的需求正在迅速超过其目前的供应量，特别是随着电动汽车革命的兴起。

知道铝的价格和重量只有铜的三分之一，但导电性只有大约 60%，他们决定采取措施提高金属的导电性。

“导电性是关键，因为具有等效导电性的重量更轻的电线可用于设计更轻的电机和其他电气元件，因此您的车辆可能会行驶更远的距离，”Kappagantula 说。“从汽车的电子设备到能源发电，再到通过电网将能量传输到您的家中为您的汽车电池充电——任何依靠电力运行的东西——一切都可以变得更加高效。”

改变金属结构

据这位科学家说，多年来，人们一直认为金属不能变得更具导电性。然而，现在已知通过改变它们的结构并引入正确的添加剂，可以影响金属的特性。

为了弄清楚铝的电导率可以提高多少，Kappangantula 和博士后学者 Aditya Nittala 与俄亥俄大学的 David Drabold 和 Kashi Subedi 合作，确定了温度和结构缺陷对铝电导率的影响，并开发了一种 atom-by -atom 配方以增加其导电性。

这种类型的分子模拟以前从未对金属进行过，因此研究人员从半导体中寻找灵感，因为之前的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。

然后，该团队将这些概念应用于铝，并模拟了如果金属结构中的单个原子被移除或重新排列，金属的导电性会发生什么变化。这些微小的变化加起来显着提高了总电导率。

现在，改变金属电导率的理论配方已经很清楚了，研究人员计划在实验室中看看他们可以在多大程度上增加铝的电导率，以使理论与实验结果相匹配。他们还在探索使用相同模拟增加其他金属导电性的可能性。