O barramento de grafeno é Black-Tech ou Hype? Compreendendo o novo material eutético carbono-alumínio

Em painéis de alta/baixa tensão, armazenamento de energia e sistemas fotovoltaicos, os barramentos são componentes essenciais para coleta e distribuição de energia. Atualmente, os barramentos de cobre puro e os barramentos de alumínio comuns dominam o mercado. Barramentos de cobre oferecem excelente desempenho elétrico, mas alto custo e peso pesado. Os barramentos de alumínio comuns apresentam peso leve e baixo custo, mas sofrem oxidação, fuga nas juntas e riscos potenciais de superaquecimento em serviço de longo prazo.

O grafeno é conhecido como um dos melhores materiais termocondutores, com condutividade térmica teórica de até 5300W/(m·K). No entanto, durante muito tempo foi difícil realizar uma ligação metalúrgica estável entre o grafeno e o alumínio fundido. A fase frágil de Al₄C₃ formaria facilmente e degradaria o desempenho do compósito. Muitos produtos comerciais aplicam grafeno apenas por pulverização superficial, em vez de modificação da matriz.

A Hefei Jingxi Electric superou o desafio da molhabilidade entre o grafeno e o alumínio fundido. Ao adotar a tecnologia metalúrgica eutética de carbono-alumínio, o grafeno de alta pureza é derretido uniformemente em uma matriz de alumínio de alta pureza 1060, em vez de um simples revestimento de superfície. O alumínio 1060 apresenta conteúdo de alumínio ≥99,6%, boa ductilidade e resistência à corrosão, tornando-o um substrato de barramento ideal.

Após a modificação eutética de carbono-alumínio, o substrato mantém as vantagens do alumínio de peso leve e fácil fabricação, enquanto a condutividade térmica, a resistência mecânica e o desempenho anti-oxidação são bastante melhorados. O acompanhamento de processos completos de galvanoplastia, incluindo imersão em zinco, revestimento de cobre e estanho, resolve os riscos de oxidação natural e corrosão galvânica do alumínio.