Grafenle güçlendirilmiş bakır teller, elektrik iletkenliğini ve termal direncini artırmak için yüksek derecede iletken ve termal olarak kararlı bir malzeme olan grafeni bakırın içine dahil eden yeni bir elektrik teli türüdür. Bu teknoloji, Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı (PNNL) ve Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirildi. Bakıra grafen eklemenin, direnç sıcaklık katsayısını (TCR) %11’e kadar azaltabildiği ve elektriksel iletkenliği artırabildiği gösterildi. Bu da tellerin daha yüksek sıcaklıklarda çalışmasını sağlayarak verimliliği artırır.
Ortaya çıkan bakır-grafen kompozitlerin, elektrik motorları, jeneratörler ve iletim hatlarının performansını arttırdığı gösterilmiştir. Bu kompozitler, iletim hatlarında verimliliği artırırken iletkenliklerini kaybetmeden daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilirler. Özellikle elektrikli araçlar, veri merkezleri ve yenilenebilir enerji sistemleri gibi uygulamalarda kullanıldığında güç dağıtımının verimliliğini ve sürdürülebilirliğini artırma potansiyeline sahiptir.
PNNL araştırmacıları, TCR’yi azaltmaktan ve elektriksel iletkenliği arttırmaktan sorumlu olan küçük pullar ve grafen kümeleri ile kompozit telin tekdüze, neredeyse gözeneksiz mikro yapısına olanak tanıyan ShAPE adı verilen patentli bir ileri üretim platformu geliştirdiler. Bu platform, geleneksel C11000 bakırla karşılaştırıldığında TCR’de %11’lik bir azalma ve iletkenlikte %0,4’lük bir iyileşme sağladı.
Araştırmacılar ayrıca, düşük voltajlı bakır teller için tellerin estetiğini ve elektriksel iletkenliğini iyileştiren endüstriyel bir grafen kaplama da geliştirdiler. Bu kaplama, ortam basıncında rulodan ruloya (R2R) CVD reaktörü kullanılarak uygulanabilir ve endüstriyel ölçek büyütme için grafen kaplı metalik tellerin hat içi üretimini mümkün kılar.
Graphene ile güçlendirilmiş bakır, son yıllarda büyük bir ilgi gören bir malzeme kombinasyonudur. İşte bu konuda bilmeniz gereken bazı önemli noktalar:
- Bakır/Graphene Kompozitleri: Bu kompozitler, bakır matrisine grafen eklenmesiyle oluşturulur. Grafen, tek atom kalınlığında karbon tabakalarından oluşur ve olağanüstü mekanik ve elektriksel özelliklere sahiptir.
- İşleme Yöntemleri: Bakır/Graphene kompozitleri hazırlamak için birçok işleme yöntemi kullanılabilir. Bunlar arasında toz yöntemleri, elektrokimyasal işlemler, kimyasal buhar biriktirme, katman katman işleme ve sıvı metal infiltrasyonu bulunur.
- Mekanik Özellikler: Bu kompozitlerin mekanik özellikleri, grafen içeriği ve kullanılan grafen türüne bağlıdır. Grafen, bakır matrisi içinde mekanik kilitlenme sağlar ve bu da kompozitin dayanıklılığını artırır.
- Elektriksel ve Isısal Özellikler: Grafen, bakırın elektriksel ve ısısal iletkenliğini artırabilir. Araştırmalar, grafen eklenen bakırın elektriksel iletkenliğini artırabileceğini göstermektedir.
- Gelecekteki Uygulamalar: Bakır/Graphene kompozitleri, daha verimli elektrik dağıtımı için geliştirilmiş elektrik telleri ve elektrikli araçlar ile endüstriyel ekipmanlarda daha verimli motorlar gibi birçok uygulama alanında potansiyel taşır
Bu kompozit malzeme, gelecekte daha birçok yenilikçi uygulama için büyük bir potansiyele sahip olabilir.
Genel olarak, grafenle güçlendirilmiş bakır teller, enerji dağıtımı endüstrisindeki çeşitli uygulamaların performansını ve verimliliğini önemli ölçüde artırma potansiyeline sahiptir. Bu teknoloji, enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik arayışında ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil ediyor.
