電動汽車（EV）集成了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，是一項(xiàng)有望改變現(xiàn)有及未來交通領(lǐng)域的工程成果。盡管其在諸多方面較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)（ICE）汽車更具優(yōu)勢，但其在續(xù)航里程和能源效率方面仍面臨挑戰(zhàn)。要改善這兩個因素，就需要在電動汽車的不同方面進(jìn)行創(chuàng)新，其中之一就是減輕重量。

據(jù)外媒報(bào)道，挪威工業(yè)與技術(shù)研究基金會（SINTEF，The Foundation for Industrial and Technical Research）和挪威科技大學(xué)（Norwegian University of Science and Technology，NTNU）的研究人員正在通過減輕電動汽車中使用的導(dǎo)體的重量，以應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。

汽車（電動汽車或內(nèi)燃機(jī)）的重量會直接影響其運(yùn)行所需的能量，分別為電力消耗和燃油消耗。在電動汽車中，銅線等部件的重量在乘用車和公共汽車上介于83至368千克（或183至814磅）之間。盡管這一重量在汽車總重量中所占的比例較小，但研究人員認(rèn)為，通過一系列逐步的小改進(jìn)，可以影響電動汽車的整體性能。

混合金屬

銅因成本低、易得、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好以及延展性強(qiáng)，成為使用最廣泛的導(dǎo)體（材料），能夠被彎曲成所需的形狀。不過，其重量會對電動汽車的續(xù)航里程和效率有所影響，從而限制電動汽車的廣泛普及。研究人員提出，可通過在電動汽車中以鋁部件替代銅部件的方式來解決該問題。鋁的導(dǎo)電性與銅類似，而且同樣具有延展性。另外，鋁比銅輕得多，其密度僅為銅的三分之一。

加入鋁的挑戰(zhàn)在于高溫焊接法會讓金屬混合，從而影響其導(dǎo)電性，并形成導(dǎo)電性比原始金屬更差的脆性金屬化合物。研究人員探索將冷焊接作為替代方案，以打造高質(zhì)量的混合導(dǎo)體。此種方法使用的溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)焊接方法，因此降低了形成導(dǎo)電性差的區(qū)域的可能性。

具有發(fā)展前景的成果

研究人員采用了由NTNU研發(fā)的專利技術(shù)——混合金屬擠壓與鍵合（Hybrid Metal Extrusion & Bonding，HYB）。該方法利用機(jī)械壓力和摩擦作用，在銅和鋁的界面處生成薄且生長緩慢的金屬間化合物鍵。

此種方案更好，因?yàn)榛旌蠈?dǎo)體的電氣和機(jī)械性能更不易發(fā)生變化。因此，研究人員制造出了一種含有不同部分的導(dǎo)體，每個部分根據(jù)其在電動汽車內(nèi)的位置而發(fā)揮著不同的作用。

研究人員采用不同類型的電子顯微鏡來檢查該界面，并確認(rèn)其特性。初步結(jié)果顯示，HYB技術(shù)在銅和鋁之間形成的鍵合比其他焊接技術(shù)的更強(qiáng)。

盡管研究結(jié)果令人鼓舞，但研究人員仍需要應(yīng)對幾項(xiàng)挑戰(zhàn)。純鋁的機(jī)械強(qiáng)度不如銅，意味著雖然打造的合金能夠增強(qiáng)其強(qiáng)度，但是會對高溫敏感，在焊接過程中導(dǎo)致強(qiáng)度下降。SINTE的Jørgen A. Sørhaug表示：“我們還從原子層面分析了強(qiáng)度下降的原因，并探討了如何可以改進(jìn)該合金，讓其能夠更好地耐熱。”

該項(xiàng)研究在挪威的影響

該項(xiàng)研究成果對于挪威的電動汽車行業(yè)意義重大，該國是全球電動汽車普及率最高的國家之一。2024年，該國約有89%的新車銷售為純電動汽車。對于輕型車而言，此成果可以直接轉(zhuǎn)化為更長的續(xù)航里程，而續(xù)航里程正是消費(fèi)者購車時最為看重的因素之一。其還會影響到商用運(yùn)輸領(lǐng)域，有可能可提升電動公交車和卡車的續(xù)航里程和效率，從而提升此類車輛的可行性。

NTNU的Randi Holmestad表示：“通過微結(jié)構(gòu)化和優(yōu)化焊接幾何形狀，我們能夠在界面處打造納米結(jié)構(gòu)，從而提升其強(qiáng)度和導(dǎo)電性，這一特性在電池系統(tǒng)等電氣應(yīng)用中尤為突出。”