太平洋西北实验室表示，铝无法作为铜的替代品

随着绿色转型的加速，铜在可再生能源基础设施、电动汽车(EVS)和电网中的关键作用推动了对铜的需求激增。尽管企业争先恐后地开发新矿，但到2035年，铜的短缺可能会达到数百万吨，促使科学家和工程师探索铝等替代品。

铝具有铜的许多理想特性，包括高导电性和耐腐蚀性。地壳含有高达8.1%的铝，形成于铝土矿中，使其成为地球上最丰富的金属。与此同时，铜矿是通过地表以下更深层次的原生矿化形成的，这使得它们更难发现和提取，而且丰度较低。

铝的应用从电动汽车扩展到电网和可再生能源系统，如架空输电线、太阳能电池板框架和风力涡轮机组件。虽然海底电缆和关键的变压器绕组仍然青睐铜，因为它具有优异的导电性和抗疲劳性，但铝在可再生能源中的作用越来越大。

埃因霍温大学的研究人员Per Auke Hoekstra说：“从电机绕组到线束，电动汽车中几乎所有的铜都可以被铝取代。”然而，尽管铝的重量较轻，这使得它在燃油效率方面具有优势，但铝的导电性只有铜的60%。

此外，铝生产是能源密集型的，生产一吨铝熔体需要13至15兆瓦小时。此外，铝具有更高的蠕变速率和氧化倾向，这给设计带来了限制，也给材料处理带来了挑战。

因此，铜仍然是要求耐用性和紧凑性的高要求场景的首选材料，例如地下输电线、高压变压器和高密度电路板。

2022年，由太平洋西北国家实验室的Keerti Kappagantula领导的一组研究人员通过模拟改变金属的结构，移除或重新排列单个原子，致力于提高铝的导电性。尽管如此，Kappagantula最近的工作表明，焦点已经转移到石墨烯上，这是一种碳同素异构体，也是迄今为止在微观尺度上测量到的最强的材料。

这种材料的受欢迎程度明显体现在美国能源部正在进行的数百万美元的竞赛中，以开发导电性增强的材料。七家竞争对手中有三家专注于铜复合材料，其中两家包括石墨烯。

通过引入石墨烯，研究人员的目标是在原子水平上降低电阻，在保持铜的固有优势的同时释放新的效率。在净零世界中，有两个选择：增加铜供应或最大化效率。

Global X铜矿ETF(纽约证券交易所代码：COPX)今年迄今的表现逊于大盘，回报率为13.40%。其市盈率为10.90倍，远低于S 30.4倍的市盈率。

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