查尔莫斯理工大学的研究人员发现，高压电缆的塑料绝缘体中如果加入纳米尺寸的碳纳米球C60，将可以使其多承受26%的电压。这个结果在将来可以在需要实现成为可持续能源系统的电网系统中带来巨大的能源效率提高。

未来的可再生能源资源将通常会被发现处在远离终端用户的地方。例如，风力发电被放置在远处的海上才最有效率。另外，当焦点主要放在由北非和南欧到北欧的太阳能电力传输上，太阳能才能在欧洲能源系统实现最大的效率。

“降低电能传输过程中的能量损耗是未来能源系统最重要的要素之一，”查尔莫斯理工大学的研究者Christian Müller说。“另外两个重要要素是可再生能源资源和能量存储技术的发展。”

他和其他来自查尔莫斯理工大学及位于Stenungsund的Borealis公司的同事们一起发现了在交流电电缆中降低能量损耗的有效方法。这些结果最近发表在高排名的科学期刊《Advanced Materials》上。

研究者们显示，不同C60（一种富勒烯分子族的纳米材料）碳球的变化为塑料绝缘层在高电压电缆中提供了很强的保护。如今，电缆的承受电压需要被限制以防绝缘层受损。电压越高，会有越多的电子泄漏并进入绝缘体，正是这个过程导致绝缘体受损失效。

将非常少量的富勒烯加入到绝缘塑料中，新塑料较之前可多承受26%的电压而不产生材料失效。

“增加电缆的电压范围可以大幅提高全世界范围内的电力传输效率，” Christian Müller说，“工业中的一个主要问题就是如何在提高传输效率的同时不使电缆变更粗，因为电缆已经非常重而且难以搬运了。”

(高压电缆的截面。导电核心被黑色的保护层、白色的塑料绝缘层和黑色的额外保护层所包覆。来源：Christian Müller等。)

自从20世纪70年代以来，使用添加剂来保护塑料绝缘体就已经是一个被世人所知的概念，但是至今为止，具体加什么添加剂和加多少添加剂一直不为人所知。因此，添加剂目前仍然没有被用作这个目的，而且绝缘体材料需要在化学纯度很高的环境中制造出来。

近些年，其他研究者也做了富勒烯在高压电缆电传导的相关实验。然而直到目前，什么物质可以对绝缘材料有利还是未知。

来自查尔莫斯理工大学的研究者们，现在证实了富勒烯是已鉴定的对于塑料绝缘体最好的电压稳定剂。这意味着，富勒烯有迄今为止其他材料无法超越的获得电子的能力，因而其可以保护其他分子免于电子的破坏。

为了实现这些，研究者们用不同的方法测试了很多种用于有机太阳能电池研究的分子。它们被加入到用于制造高压电缆的塑料绝缘体块中。然后，这些塑料块被通一个不断加强的电场直到材料出现裂纹。结果证明，富勒烯是保护塑料绝缘体的最有效添加剂。

（图示为电子树，塑料绝缘体一个主要的电学失效机制。富勒烯分子可以通过获得电子来阻止电子树的形成，否则就会破坏塑料中的化学键。来源：Christian Müller等。）

下一步涉及在大尺寸完整的高压交流电电缆中的测试。研究者们将会在直流电下测试高压电缆，因为直流电比交流电在长距离传输电流方面效率更高。

新材料在线编译团队编译整理——翻译：Gary