研究人员开发出新型绝缘材料能更高效的配电

如果我们要过渡到一个由可再生能源驱动的世界，高效的长距离电力运输是至关重要的，因为可再生能源的供应--如风力和太阳能发电厂以及水力发电大坝--往往位于远离城市的地方，而城市才是需求最大的地方。高压直流电(HVDC)电缆是最有效的长距离传输电力的手段。

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带有保温层的HVDC电缆可以埋在地下或铺设在海床上，这可以大大扩展网络，目前许多项目正在进行中，连接世界各地。如在欧洲，NordLink项目将连接挪威南部和德国，HVDC电缆项目是能源转型(energiewende)的重要组成部分，德国的总体计划是转向更环保的可持续能源供应。

“对于我们来说，为了应对全球快速增长的电力需求，高效和安全的HVDC电缆是必不可少的组成部分。可再生能源的供应可能会波动，因此能通过长途网络传输电力是确保稳定可靠配电的必要条件，”该研究的领导者、查尔默斯理工大学化学和化学工程系教授Christian Müller说道。

在运输过程中，应尽可能少的能量损失。降低传输损耗的一种方法是增加直流电压水平。

“然而传输电压的增加会对HVDC电缆的绝缘产生不利影响，”Chalmers理工大学电气工程系的研究专家Xiangdong Xu说道，“如果绝缘材料的导电性得到充分降低，则就可以处理由此产生的更高的电场应力。”

现在，研究人员提出了一种降低绝缘材料导电性的新方法。

这种材料可以使电缆的导电性降低三倍

这种新材料的基础是聚乙烯，它已经被用于现有高压直流电缆的绝缘。现在，通过加入非常少量的--百万分之五--的共轭聚合物聚poly(3-hexylthiophene)，研究人员能将电导率降低三倍。

这种添加剂也被称为P3HT，是一种被广泛研究的材料，考虑到所需的微量，这为制造商开辟了新的可能性。其他可能被用来降低电导率的物质是各种金属氧化物和其他聚烯烃的纳米颗粒，但这些物质需要的数量要高得多。

“在材料科学方面，我们努力使用尽可能少的添加剂以提高它们在工业上的使用潜力和更好的回收潜力。事实上，只需要非常少量的添加剂就可以达到这种效果，这是一个很大的优势，”Christian Müller说道。

这一发现可能会引领一个新的研究领域

共轭聚合物如P3HT过去已经被用于设计柔性和印刷电子产品。然而这是它们第一次被用作添加剂来修改商品塑料的性能。因此，研究人员相信，他们的发现可能会带来许多新的应用和研究方向。

Christian Müller说道：“我们希望这项研究能真正开辟一个新的研究领域、激励其他研究人员考虑设计和优化具有先进电性能的塑料以用于能量传输和存储应用。”

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