Is aluminium de toekomst van koper?

Aluminium komt veel vaker voor dan koper, maar het geleidt niet zo goed stroom. Een groep onderzoekers is er nu in geslaagd een vorm van aluminium te ontwikkelen die zelfs bijna nog beter geleidt dan koper. Kunnen we hiermee de koper crisis oplossen?

Het materiaal dat ze op dit moment massaal in elektriciteitsdraden gebruiken, koper, is een goede geleider, maar het heeft een nadeel. Koper is een van de schaarsere elementen op aarde, slechts 1 op de 20.000 atomen is een koperatoom. Mijnbouw, het proces om deze koperatomen tussen de andere atomen uit te vissen, kost veel energie en vervuilt het milieu sterk. Daarom is koper in verhouding ook zo duur. De groothandelsprijzen van koper dalen zelden onder de vijf euro per kilo. Zeker als het kopergebruik gaan toenemen, verwachten experts dat de prijzen van koper weer flink de lucht in zullen gaan.

De reden dat koper zo gewild is, is dat een zeer goede geleider is van elektriciteit. Alleen zilver, wat nog veel schaarser is dan koper, geleidt stroom nog een paar procent beter. Het metaal dat daarna in aanmerking komt, is aluminium, maar dat heeft wel een fikse hoge weerstand als koper, ongeveer twee keer zo hoog. En hoe hoger de weerstand, hoe hoger het energiegebruik van elektrische apparatuur, wat natuurlijk ook geen goed idee is.

Fijn aan aluminium is wel dat het enorm veel voorkomt. Ongeveer 2% van de massa van de aarde is aluminium, wat natuurlijk indrukwekkend veel is. Er is ongeveer 1000 keer zoveel aluminium op aarde als koper. Kortom, het zou best wel slim zijn om koper te vervangen door aluminium, althans, als je de geleiding op zou kunnen krikken tot het niveau van dat van koper of nog beter. Goed nieuws, want dat lijkt een onderzoeksteam gelukt te zijn.

Keerti Kappagantula, materiaalkundige aan de Amerikaanse Pacific University, maakt gebruik van een bijzonder proces om koolstofvezels met aluminium te vervlechten. Gewoonlijk is een probleem dat als je twee elektrische geleide mengt, zich barrières vormen tussen twee materialen die werken als isolatie.

Het bijzondere aan de vinding van Kappagantula is dat ze er in is geslaagd om dit verschijnsel te voorkomen. dit doet zij door het aluminium iets te smelten maar ervoor te zorgen dat alleen zacht genoeg is om te bewerken.

Dan integreert zij het met de koolstofvezels. Ze is er in geslaagd met haar groep om draden van een meter lang te produceren. Grootste uitdaging met dit soort uitvindingen is altijd om ze op te schalen tot industrieel bruikbaar product. Maar de eerste stap lijkt in ieder geval veelbelovend.

Bron

Cooking up a conductive alternative to copper with aluminium, PNNL, 2022