摘要：石墨烯憑借其優異的熱穩定性、導電性和力學性能，近年來在各個領域得到了快速發展，目前廣泛的應用在金屬、航空、電池等領域。傳統電線電纜行業發展處于低價競爭的瓶頸期中，亟需新技術、新材料的切入，石墨烯復合材料具有優異的導電性和力學性能，是發展高端電線電纜的絕佳材料。本文主要闡述了石墨烯在電線電纜上應用的現狀，提出了目前存在的問題，并簡述了該產業的未來發展趨勢。

近年來，石墨烯材料憑借其優異的特性吸引了眾多產業領域的青睞，石墨烯在電線電纜行業的應用可以減少傳統電纜傳輸電量的損耗，增加其抗拉強度，也獲得了資本的追逐。但目前該產業大都在研發階段，僅有部分企業開始小批量生產，同時業內還有一些問題制約著產業的規模化發展。

石墨烯電纜可有效避免傳輸損耗，增加電線抗拉強度

電力行業電線電纜主要用于電力系統的主干線路，用在連接傳輸大功率電能的電纜產品。傳統電纜有著屏蔽材料強度不夠的缺點，使電纜常處于不均勻電場的中(圖1)，電芯相互感應會產生噪聲電壓，對內會造成電纜內部傳輸電量的損失，對外會產生電磁輻射污染。而加入石墨烯復合高半導電導體屏蔽材料及絕緣屏蔽材料后，屏蔽層與電芯等電位，可以有效避免導體和絕緣層之間的局部放電，避免內部傳輸電量的損失。

　　圖1 一般電纜與石墨烯中間層電纜電廠均勻對比

由于在電纜中加入了兩個石墨烯層(圖2)，根據石墨烯自身的力學特性，在減少電纜電量損耗的同時，也增加了其抗拉強度，如應用于冬天電纜易結冰產生懸掛冰凌的環境，會較大改善工作環境，減少故障率。

　　圖2 石墨烯電纜內部材料結構截面圖

資本紛紛進入石墨烯電纜領域，產業整體處于研發階段

近年來，我國電線電纜行業對銅、鋁電纜較為依賴，造成上游銅鋁的需求量激增，進而導致銅鋁資源短缺、價格飛漲，眾多企業低價競爭、利潤較低，行業出現瓶頸期。目前已有一些行業巨頭公司如杭州電纜股份有限公司等，開始從新材料、新技術方面切入，針對電線電纜材料已有的問題，研究開發新的、具備產業化的材料，企圖尋找企業的新的利潤點。石墨烯憑借其優異的導電及力學性能，可以有效解決電量傳輸損失和抗拉強度不足的問題，是眾多電線電纜企業尋求突破的關鍵點。

目前國內該產業處于資本追逐的研發階段，部分企業尚處于資本投入研發未發布成果階段，部分企業已取得實際突破，正在為產業化做研究，其中，江蘇的中超控股股份有限公司已進入小批量生產階段。

江蘇中天科技股份有限公司與中國科學院過程工程研究所合作，共同研究了鋁基石墨烯復合材料，其研發的產品，在抗拉強度方面，比傳統電纜提升25%～50%;在浸潤方面，解決了石墨烯與鋁難浸潤的問題，為石墨烯在架空導線用鋁材領域奠定了基石，使電纜更加輕量化。

杭州電纜股份有限公司與新南威爾士大學于2016年4月開展合作，共同成立了杭電石墨烯科技有限公司，并設立了石墨烯專項實驗室，開展“石墨烯導線及其制備技術”專項研究。

江蘇中超控股股份有限公司已實現石墨烯復合材料電線電纜的小批量生產，并采用客戶體驗的方式投入市場。其旗下子公司常州中超石墨烯電力科技有限公司也已完成了《生產過氧化物交聯型低電阻熱穩定石墨烯復合半導電屏蔽材料》的研發，并投入石墨烯電線電纜產品中，目前該產品已投入市場銷售。

人才匱乏、標準缺失，實現技術的產業化還需時日

業內企業盲目照搬生產技術，忽視人才的培養與引進。電線電纜行業傳統產品較為成熟，產品更替較慢，研發人員匱乏。目前，業內較多企業照搬傳統電線電纜的生產方法及工藝，忽視了人才培養，導致市場中產品集中度過高，引發產能過剩，企業盈利能力大幅下降。加強研發人員的引進和培養，加強與科研院所及高校合作，是當前電線電纜行業產業升級亟需解決的關鍵問題。

石墨烯行業本身標準已頒布，但在電線電纜行業的應用標準尚未發布。中國石墨烯標準委員會于2016年在國家標準網公布了《石墨烯材料的術語、定義及代號》，涉及石墨烯生產及檢驗等方面，為石墨烯的行業發展奠定了標準基礎。但石墨烯在電線電纜的相關產品標準還未出臺，產品的研發方向及類型較為混亂。

專利多，但實際工業化應用少。國內石墨烯在電線電纜的應用專利已有規模，但研發及小批量生產的產品還未形成完整的產業鏈閉環，且研究主要由高校及研究所開展，企業要實現規模化生產尚需時日。

未來繼續以電纜抗拉、減損方向為主，降低成本推進產業化

相比傳統電線電纜，石墨烯電線電纜產品具有更加優異的性能，目前技術已在銅、鋁電纜，煤改電散熱，電纜抗冰凌、抗污等方面有了多項應用，但產業化成本較高，未來相關產業產品短期內主要用于示范應用及特殊電器電纜，長期則以技術優化等方式來降低生產成本，推進產品規模化應用。

小結

石墨烯復合材料具有優異的導電性和力學性能，是發展高端電線電纜的絕佳材料。資本紛紛進入石墨烯電纜領域，產業整體處于研發階段，但人才匱乏、標準缺失，實現技術的產業化還需時日，未來產業繼續以電纜抗拉、減損方向為主，降低成本推進產業化。