石墨烯铝线材料
能源、安全、环保是关系到人类生存和发展的三大关键问题，铝材具有密度小、比强度
和比刚度高，耐腐蚀，美观耐用，以成形，可表面处理，可回收再生，可节能储能等一系列
优良性能，推广应用铝材是缓解上述三大问题的重要途径。

因此铝材越来越受到人们的青睐，
其应用已经普及到国民经济各部门和人们生活各方面，在很多场合已经代替了钢材，铜材，5
木材和塑料，成为人类社会的一种重要基础材料。

随着铝合金材料的发展，以铝合金材料作
为导体材料和加强材料的导线在国内外业日趋应用广泛，其代表种类为全铝合金绞线、铝合
金芯铝绞线，铝合金通讯信号线、铝合金屏蔽线等。

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求急剧增长，输电线
路日益向大容量方向发展，这就要求增大导线的输电容量。

但目前我国的输电导线主要还是10
传统的钢芯铝绞线，这种钢芯铝绞线虽然强度高，但电能损耗大，导电率较低，耐热性差，
输电容量受到很大的限制。

因此，当前需要开发新型的高强度、高导电率、耐热的铝合金线
材。

石墨烯以其独特的二维结构、高强度、高导电性能和高导热性能等超强的力学和功能特
性，被认为是最理想的复合材料增强相。

现有石墨烯增强铝合金制备过程中由于石墨烯分散15
的不均匀，容易发生团聚现象，使得石墨烯增强效果不理想，不能满足铝合金导线的工业化生
产需求，限制材料技术发展与应用。

为了体现石墨烯性能极致化力学、电学性能，广州埃米石墨烯科技有限公司致力于石墨
烯合金研发应用，开发了一种单层石墨烯/铝复合材料，采用CP-C-HE法（Cool
pressing-casting-hot extruding），高能球磨→复合粉冷压成型→熔炼铸造→热挤压制备的20
方法（图1），生产工艺简单，可实现工业化生产。

图1 石墨烯/铝复合材料工艺图
公司研发团队致力于石墨烯添加，重点突破石墨烯分散问题。

其添加的石墨烯在铝及铝合金材料中分布均匀，
图2高纯铝粉(a)、石墨烯(b)及球磨后复合粉(c,d)的电子显微形貌分散均匀的石墨烯在纯铝中形成了网络结构和导电通路，为成型件的力学、电学性能奠定基础。

(a)透射电镜图像；(b)扫描电镜图像
图3 HPS-HE法制备的材料的显微组织
通过添加少量的石墨烯，所生产的铝线在抗拉强度、延伸率、导电性方面
均有明显提高。

与纯铝（牌号：1B95）基体材料相比，提升分别为41%、43%、12%，铝合金提升分别为12%、33%、33%。

图4 石墨烯添加纯铝及铝合金性能对比
根据以上研究结果，本公司进行了专利申请CN201710874511.X，一种单层
石墨烯/铝复合材料及其制备方法，同时公司研究团队还成功将经验应用于A355、A357、A360、A380等系列铝合金的开发中，形成了以铜、铝为主体的技术专利群，并不断有新知识成果落地。

表1 石墨烯合金金属专利群
随着中强铝合金、高强度铝合金及耐热铝合金导线使用的不断推进，国内许多位厂家都对铝合金导线产生了极大兴趣，国网电科院、上缆所等相关专家认为铝合金相关技术性产品注定是发展趋势，以石墨烯铝合金为代表的新型材料，工业化生产正逐步走向成熟，市场规模的扩大将有效降低新产品的价格，在市场需求为导向的推动下，石墨烯铝合金导线必将成为钢芯铝绞线的替代产品。