淺談石墨烯電線電纜的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

董珊珊 于文川(河北省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院，河北 石家莊 050001)

淺談石墨烯電線電纜的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

董珊珊 于文川(河北省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院，河北 石家莊 050001)

石墨烯因具有較高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的導電性和力學性能，成為廣大研究學者的研究對象，在新能源領域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑥V泛應用于金屬、電池、航空等各個領域。石墨烯電線電纜的出現(xiàn)，對電線電纜行業(yè)技術產(chǎn)生重大的變革，掀起了電線電纜行業(yè)的研究高潮。

石墨烯；電線電纜；發(fā)展

1 石墨烯簡介

石墨烯是從石墨材料中剝離而得到的，為二維納米材料。2004年，英國兩位物理學家Geim和Novoselov[1]，成功將石墨烯從石墨中分離，因為此次重大的成果而獲得諾貝爾物理學獎。碳原子之間通過sp2雜化形成的σ鍵使其具有較為優(yōu)異的機械性能[2]。石墨烯因具有優(yōu)異的性能而被廣泛應用于復合材料和涂層領域，主要集中在金屬、電池、航空、涂層、塑料及能源等行業(yè)。導電性是電線電纜的重要參數(shù)，因此石墨烯電線電纜受到諸多電線電纜企業(yè)和研究學者的密切關注。

2 石墨烯電線電纜行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國電線電纜行業(yè)對銅電纜、鋁電纜過度依賴，市場需求量驟增，導致銅、鋁出現(xiàn)資源短缺現(xiàn)象，造成了銅、鋁單價不斷提高，企業(yè)利潤較低，電線電纜行業(yè)出現(xiàn)短暫的瓶頸期。因此，新材料，新科技，新產(chǎn)品將成為打破電線電纜行業(yè)發(fā)展瓶頸的唯一出路。近年來，石墨烯具有優(yōu)異的導電性能和力學性能，成為眾多電線電纜企業(yè)尋求發(fā)展的商機。

江蘇中天科技股份有限公司同中國科學院過程工程研究所共同研究了鋁基石墨烯復合材料，旨在在傳統(tǒng)材料導電率微下降或不降的前提下，提高其抗拉強度。此次研究成果將對鋁或者鋁合金導線技術帶來重大變革，沖破發(fā)展瓶頸期的枷鎖，進入全新的石墨烯電線電纜行業(yè)。

2016年4月，杭州電纜股份有限公司與新南威爾士大學(UNSW)合作，共同設立實驗室開展石墨烯提高電力電纜導電性的研究，預計研究成果將給電線電纜行業(yè)帶來重大的變革。2016年，杭州電纜股份有限公司與新南威爾士大學（UNSW）共同出資，成立杭電石墨烯科技有限公司。

2016年，江蘇中超控股股份有限公司公布，該公司已經(jīng)生產(chǎn)含有石墨烯原料的相關電纜，并提供客戶進行使用體驗；子公司常州中超石墨烯電力科技有限公司的“35KV及以下交聯(lián)電纜用過氧化物交聯(lián)型低電阻熱穩(wěn)定石墨烯復合半導電屏蔽料”項目也已經(jīng)正式生產(chǎn)，生產(chǎn)的石墨烯電線電纜產(chǎn)品進入銷售階段。在電線電纜中添加石墨烯，大大提高了電線電纜的導電性，與傳統(tǒng)的電線電纜相比，電性能和機械性能更加優(yōu)異。因此，在行業(yè)競標中，石墨烯電線電纜將會脫穎而出，走在市場的最前沿。

3 石墨烯電線電纜行業(yè)存在問題

目前，石墨烯電線電纜行業(yè)的發(fā)展問題主要存在以下主要幾個方面：

3.1 人才

人才在電線電纜行業(yè)中處于關鍵的位置。電線電纜行業(yè)乃至企業(yè)需要較多的具有創(chuàng)新能力和素質高的人才。目前，許多企業(yè)按照傳統(tǒng)方法及生產(chǎn)工藝盲目生產(chǎn)，缺乏對人才的培養(yǎng)與引進，導致產(chǎn)能過剩，產(chǎn)品滯銷，企業(yè)盈利薄弱。人才匱乏已經(jīng)成為阻礙電線電纜行業(yè)發(fā)展前進的絆腳石。因此，企業(yè)需加強對高素質人才的引進和培養(yǎng)，加強與科研所或者高校的強強聯(lián)合，已經(jīng)成為電線電纜行業(yè)亟需解決的關鍵問題。

3.2 技術

石墨烯用于輸電行業(yè)，尤其是散熱、復合材料，已經(jīng)較為明顯的成果。江蘇中超控股股份有限公司擁有多項石墨烯電纜技術的專利，2016年已經(jīng)成功制備并銷售石墨烯電纜料，在石墨烯電纜行業(yè)處于領先地位。江蘇中天科技股份有限公司同中科院過程所合作，共同研究了金屬基石墨烯導線，突破了傳統(tǒng)的架空導線的枷鎖，使石墨烯在金屬領域邁出了關鍵性的一步。杭州電纜股份有限公司加強與國外高校的合作，主要研究石墨烯提高電力電纜研究，相信這一技術將會對電力電纜產(chǎn)品技術帶來革命性的突破。

3.3 國家和行業(yè)標準

2016年4月，中國石墨烯標準委員會發(fā)布《石墨烯材料的術語、定義及代號》（征求意見稿）正式公布于國家標準網(wǎng)，標準內(nèi)容包括石墨烯的生產(chǎn)、檢驗和科研等方面，為石墨烯行業(yè)的發(fā)展提供了技術支撐。

2016年12月，國家首個石墨烯系列的地方標準發(fā)布，標準的發(fā)布促進了石墨烯行業(yè)的標準化和規(guī)范化，有利于石墨烯的發(fā)展，營造了健康的競爭市場。

目前，國內(nèi)還未發(fā)布有關石墨烯電線電纜的相關產(chǎn)品標準，未對石墨烯電線電纜產(chǎn)品進行標準化和規(guī)范化，影響著石墨烯電線電纜行業(yè)的發(fā)展。

3.4 產(chǎn)量工業(yè)化

國內(nèi)申請的石墨烯專利雖然很多，但是，石墨烯及其石墨烯各類產(chǎn)品還未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，目前，石墨烯及其產(chǎn)品的研究主要集中在高校及研究所，仍未投入到企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中。

4 石墨烯電線電纜行業(yè)的發(fā)展前景

目前，國內(nèi)電線電纜行業(yè)處于瓶頸期，新技術、新產(chǎn)品應景勢不可擋。石墨烯具有較高導電性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學性能引起諸多研究學者的關注。相對普通的傳統(tǒng)電線電纜，在電線電纜中添加石墨烯得到的產(chǎn)品具有獨特的優(yōu)勢和更加優(yōu)異的性能，發(fā)展前景廣闊。但目前石墨烯電線電纜仍處于起步階段，應該穩(wěn)扎穩(wěn)打，循序漸進，不可急功近利。

[1]Geim A K,Novoselov K S.The rise ofgraphene.Naturema?terials,2007,6(3):183-191.

[2]Compton O C,Nguyen S T.Graphene Oxide,Highly Re?duced Graphene Oxide,and Graphene:Versatile Building Blocks for Carbon-Based Materials.Small,2010,6(6):711-723.