中能专访 | 超级导线：石墨烯是答案还是幻想？

来源：中国电力报 时间：2025-09-05 17:17

——访江苏省常熟市合众环保能源技术研究所所长 沙永康

　　石墨烯，被誉为“新材料之王”，作为碳的一种同素异形体，以其优秀的力学特性和超强导电性、导热性等材料特性，成为全球科研与产业创新竞逐的前沿阵地。理论上，它是目前已知导电性最佳、强度最高且最轻薄的物质——其电导率远超铜银，强度是钢的百倍，而厚度仅为一根头发丝的二十万分之一。

　　在新一轮产业升级和科技革命的背景下，新材料产业被视为推动未来高新技术产业发展的基石与引擎。石墨烯因其多功能、多场景适用的特性，激发了人们对它广泛应用前景的无限想象。江苏省常熟市合众环保能源技术研究所所长沙永康在接受中能传媒采访时表示，尽管产业化道路仍需跨越重重关卡，但石墨烯在电力领域，特别是轻量导线方面所展现的潜力巨大，它有望从根源上破解当前输电系统面临的“增容与减重”难以兼得的核心矛盾。

　　中能传媒：您认为石墨烯导线对于中国电力行业最大的“诱惑”是什么？当前推动电网企业真正考虑应用石墨烯导线的最大动力是什么？

　　沙永康：当前世界输电网大都以铜电缆为主、铝电缆为辅。我国新的特高压输电线路以铝电缆为主，一是价低，二是轻量化。不足之处在于铝电缆电阻大，导致输电线路损耗大。输电技术发展，世界各国都押注在超导体材料上，但目前仍在液氮温区，只能在特殊场景应用，而普通输电网则无法实现。

　　若将石墨烯导体材料系统性地应用于输电线缆、连接件及开关触头等电力装备中，可为输电系统带来多方面的提升：导线实现轻量化，便于高海拔和山区等地形复杂区域的运输与架设；连接部位电阻降低，开关触头运行更稳定、故障减少，从而整体提升输电效率与系统可靠性，带来更高的综合应用价值。

　　中能传媒：我们注意到，行业里也有其他技术路线来解决输电损耗和轻量化问题，能否请您介绍一下贵所选择当前这一技术路径的初衷，以及它最为独特的技术特征？

　　沙永康：我们团队在技术路径上经历了一个重要的迭代和思考过程。早期，我们与行业普遍探索的方向类似，致力于将石墨烯与传统的铜、铝等金属进行复合，以期提升材料的电导率并降低线路损耗，也确实取得了一定的进展。但我们发现，金属载体在本质上限制了石墨烯超导潜能的完全释放。后来本所不再用金属铜、铝作为石墨烯导电体的载体，而是直接100%用石墨烯制导线，使石墨烯导电性能最大限度地释放。

　　首先，在性能上，它不仅实现了导体重量的大幅降低（较传统铝缆减轻约50%），更因其近乎“纯粹”的石墨烯导电通道，使得从发电端、输电线路到终端变电设备的全流程低损耗传输成为可能，从系统层面提升了能源效率。其次，在安全性上，全碳导体的熔点极高，可超过3000摄氏度，其耐电弧和抗熔焊性能理论上优于传统的铜钨、银钨等合金触头材料，为未来高可靠性开关设备提供了一种新的材料选择。

　　中能传媒：您了解到的国内外对该领域的研究现状如何？石墨烯导线要想实现大规模替代，又会面临哪些困难？

　　沙永康：从全球来看，石墨烯在输电领域的应用研究都尚处于从实验室走向工程化的关键阶段。国外像美国、欧盟、日韩，更多是大型化工企业或高校实验室在主导，侧重于基础材料学和制备工艺的突破，但与电网体系的结合紧密度相对较低。国内的研究则更贴近应用，除了我们所，不少高校和机构也在积极探索，像是远东电缆有限公司在3年前就启动了石墨烯—铜复合材料的专项研发项目，目前已完成第三代产品的实验室验证。

　　然而，要从“试用”走向“大规模生产”，我们普遍面临几个核心困难：

　　第一是成本问题。高质量、低缺陷率的石墨烯原料成本仍然高昂，且要形成千米级的连续、稳定、均匀的拉丝制备能力，对工艺和设备的要求极高，其中的设备改造成本和能耗成本是产业化的首要障碍。

　　第二是标准与认证体系的缺失。 电网安全是第一位，但目前针对纯石墨烯导线的行业标准、测试规范、验收流程几乎是一片空白。我们需要与电网公司、电科院等机构共同从头建立起一整套可信、可靠的质量评价体系，这是一个漫长但必须完成的过程。

　　第三是供应链生态的构建。这并非单一材料或单一产品的突破，而是需要从原料、到线缆、再到连接件、开关设备一整条产业链的同步协同和创新，任何一个环节的滞后都会拖慢整体应用的步伐。这需要国家层面的产业引导和产业链各环节龙头企业的共同投入。（许婷）

　　责任编辑：江蓬新