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超级铜导电物理基础研究

电力系统中由能量损耗造成的经济损失每年高达数千亿，寻找高性能导电材料进行替换，降低介质损耗，是提升电能利用率的有效途径，对我国强国建设与实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。经中车工业研究院历时四年主持研发的石墨烯/铜复合材料（“超级铜”）是具有超高导电性能的金属复合材料，其电导率比纯铜高16%，比银（导电性能最好的金属）高10%，机械性能与纯铜相当。目前，该技术已完成了中试验证，建成了超级铜板式工艺中试验证线，实现产能150吨/年。然而，目前该技术还不能实现不同导电率产品的稳定生产，缺乏坚实的科学理论支撑超级铜的跨越式发展。

研究目标：

建立行之有效的超级铜组分设计准则和有效调控超级铜的结构与导电性能；解析出超级铜的导电物理机理。

研究内容：

任务一：超级铜的复合界面形成与作用机制

界面是超级铜中增强相（石墨烯）与基体（铜）相连接的纽带，也是其导电特性传递的桥梁。因此，为了有效调控超级铜的导电性能，认识超级铜复合界面的形成规律与作用机制是最为关键的一环。特别重视开展各种微区原位表征手段，揭示石墨烯/铜界面结构、界面耦合效应与界面电荷传输机制。

考核指标：《超级铜的复合界面形成与作用机制》报告1份，内容包括但不限于：石墨烯/铜复合界面电输运仿真、原位表征结果等，石墨烯/铜界面结构、界面耦合效应与界面电荷传输机制的阐述。

任务二：超级铜制备加工成型中组织形成机制及演化规律

超级铜的性能不仅取决于石墨烯/铜的复合制备过程，还依赖于塑性变形、热处理等后续加工和处理过程，掌握超级铜的组织结构演变规律是优化工艺参数精确调控微观组织进而调控复合材料性能的必要途径。特别关注变形加工过程中的基体宏观流变组织如晶界、织构等和近界面微区应力应变场对超级铜导电性能的影响。

考核指标：《超级铜制备加工成型中组织形成机制及演化规律》报告1份，内容包括但不限于：石墨烯/铜复合材料中的应力、应变表征结果及加工形变中组织演化机制分析。

项目遴选的基本规则：

为确保实现总体目标，本研究项目要求：

（1）研究计划必须符合本研究内容，要求上传的研究计划图文并茂，简要示意具体研究方法。研究计划模板请见附件1。

（2）本研究项目注重物理机理研究和应用基础研究相结合，提倡理论创新、方法创新、技术创新，揭示超级铜增强导电的作用机理。

任务价格：1-2万元/月（专家费/劳务费）

任务周期：3-6月/任务

研究计划书截止时间：2021年8月31日

联系人：柳柏杉 博士

联系方式：18810640095

邮箱：liubaishan@crrcgc.cc