1914年，美国国家标准局和14家铜线制造商制定了铜的电导率标准（文献1）。这项国际退火铜标准（IACS），使统一电阻表的开发成为可能，成为电气工程、规范和标准的基础。当时，还没有预见到另一种金属用于电气化的可能性，因此铜的电导率被设定为100%。然而，这只是对体积电导率的测量。它完全忽略了重量。

IACS的初衷是好的，并在过去的几十年来提供了巨大的效用，但在，过去的110年里发生了重大的变化。因此，该标准现在需要修订。特别是，IACS没有正确地定义体积电导率标准。因此，将退火铜的电导率指定为100%，被误解为铜是最好的电导体。这从来不是IACS的本意，因为它最初只是为了认同具有足够导电性的铜，以用于电线。

自IACS标准制定以来，铝产量大幅增长，为铜提供了一种可行的替代品。铝比铜有很多好处，包括产量更高、重量更轻、成本更低——所有这些都没有反映在当前的IACS标准中。

1、历史背景

在电气工业的早期几十年（1884-1944），很容易获得数千吨铜，但只存在少量（以盎司和磅计）的铝。因此，在电气工业的前60年里，只有足够数量的铜可用于电气化。只是没有其它可行的材料，因此，快速增长的电气工业完全是用铜构建的。因此，铜被称为“电气化金属（Metal of Electrification）”

在第二次世界大战期间，铝产量开始大幅增长（图1），这主要是由于它在战争期间用于制造飞机。战争结束后，铝开始被用于飞机以外的各种行业，开创了一个新的轻金属时代。这个铝时代最早是由Nikola Tesla在1900年预测的（参考文献2），他认为铝是电气基础设施的最佳材料。

图1 1900年至2020年世界铝产量

到1955年，铝的产量超过了铜。如今，铝是世界上使用率最高的材料之一，仅次于铁。按重量计算，它比铜产量高出300%，按体积计算，则高出900%（参考文献3）。

2、铝的导电性

根据现行标准，铝的体积电导率为 IACS的61%。因此，需要更大的铝横截面积（50%）来提供与其铜等效物相同的电导率。

然而，铝在原子水平上的密度是铜的三分之一（图2），这并没有反映在IACS标准中。铜中额外的质子和中子对电导率没有影响，只会导致密度增加。铝的较低密度使材料每磅具有更高的导电性。因此，实现与铜相同的体积电导率所需的铝体积的增加，将导致重量减半。因此，按重量计算，铝的电导率是铜的200%。

图2 铝与铜的原子结构

从本质上讲，电导率的审视方法会有所不同。1900年，在IACS创建之前， Nikola Tesla认识到，铝相对较高的导电性和较轻的重量相结合，产生了一种他认为优于铜的电气材料（参考文献2），当时，他表示，在未来，铜将无法与铝竞争，铝最终将消除铜在电气化方面的应用。

3、对IACS标准进行修订的价值

目前，IACS体积电导率标准，误导用户错误地将铝视为不如铜的电导体，而现实情况是，当考虑重量电导率时，情况正好相反。因此，IACS需要更新以包括重量电导率，以便它能够清晰地展示铜和铝的性能（表1）。为了历史连续性，修订后的重量和体积电导率标准仍可以将铜的电导率保持在100%。

表1铝和铜的电导率

将重量电导率纳入IACS标准，也将有助于深入了解财务影响。目前，铜的价格约为每磅4美元，铝的价格为每磅1美元（表2）（参考文献4）。因此，价值1美元的铝提供的电导率与价值8美元的铜相同。

表2 铜铝价格

值得注意的是，金属价格每天都随着全球供需而变化。然而，金属的物理性质是恒定的，因为它们是由它们的原子结构定义的。原铝和再生铝生产都出现了大幅增长，而铜的生产则面临着可能影响电气行业的供应挑战（参考文献5）。为一磅铜支付更高的价格，只会导致更大的重量和更低的电导率。现代社会再也不能被过时的标准所混淆和误导，该标准通过省略IACS中的重量电导率来隐藏材料的电气性能和价值。

4、结论

现有的IACS需要更新，以包括重量电导率。修订后的标准应同时提供体积和重量电导率，这将使铜和铝的性能更加透明，用户可以从中进行选择。

一场涉及交通电气化、可再生能源整合和其它旨在到2050年实现净零碳排放的措施的全球能源转型正在进行中。修订后的IACS，包括体积和重量电导率，可以帮助避免预计的铜短缺，并加强整个净零电气化努力的经济性。世界需要现代、最新的标准来成功实现可持续的电气化未来。