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(zhì)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(zhì)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(dǎo)電性和力學(xué)性能，成為廣大研究學(xué)者的研究對象，在新能源領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，廣泛應(yīng)用于金屬、電池、航空等各個領(lǐng)域。石墨烯電線電纜的出現(xiàn)，對電線電纜行業(yè)技術(shù)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(xué)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(xué)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(yīng)用于復(fù)合材料和涂層領(lǐng)域，主要集中在金屬、電池、航空、涂層、塑料及能源等行業(yè)。導(dǎo)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(xué)者的密切關(guān)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(dǎo)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(dǎo)電性能和力學(xué)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(xué)院過程工程研究所共同研究了鋁基石墨烯復(fù)合材料，旨在在傳統(tǒng)材料導(dǎo)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(dǎo)線技術(shù)帶來重大變革，沖破發(fā)展瓶頸期的枷鎖，進(jìn)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(xué)(UNSW)合作，共同設(shè)立實驗室開展石墨烯提高電力電纜導(dǎo)電性的研究，預(yù)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(xué)（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(guān)電纜，并提供客戶進(jìn)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(fù)合半導(dǎo)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(jìn)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(dǎo)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(biāo)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(guān)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(zhì)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(jìn)，導(dǎo)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(jìn)的絆腳石。因此，企業(yè)需加強對高素質(zhì)人才的引進(jìn)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(guān)鍵問題。

3.2 技術(shù)

石墨烯用于輸電行業(yè)，尤其是散熱、復(fù)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(shù)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(lǐng)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(dǎo)線，突破了傳統(tǒng)的架空導(dǎo)線的枷鎖，使石墨烯在金屬領(lǐng)域邁出了關(guān)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(shù)將會對電力電纜產(chǎn)品技術(shù)帶來革命性的突破。

3.3 國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

2016年4月，中國石墨烯標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布《石墨烯材料的術(shù)語、定義及代號》（征求意見稿）正式公布于國家標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)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(shù)支撐。

2016年12月，國家首個石墨烯系列的地方標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布促進(jìn)了石墨烯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)石墨烯電線電纜的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，未對石墨烯電線電纜產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(shù)、新產(chǎn)品應(yīng)景勢不可擋。石墨烯具有較高導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué)性能引起諸多研究學(xué)者的關(guān)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(yīng)該穩(wěn)扎穩(wěn)打，循序漸進(jìn)，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.