Исследовательская группа из Корейского института науки и технологий под руководством доктора Дэ-Юна Кима сделала значительный шаг вперед в развитии электрических двигателей. Они разработали катушку для мотора, выполненную исключительно из углеродных нанотрубок, полностью отказавшись от традиционных металлических материалов, таких как медь. Результаты их работы были опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials (ACHM).
Снижение веса двигателей является одной из приоритетных задач при создании современных транспортных систем, так как это способствует уменьшению энергопотребления и увеличению дальности пробега. До текущего момента основной трудностью было использование меди для изготовления катушек, что обусловлено ее высокой плотностью, стоимостью и ограниченными ресурсами.
Углеродные нанотрубки представляют собой одномерные трубчатые структуры, образованные углеродными атомами в гексагональной решетке. Эти материалы значительно легче металлов и обладают высокой электрической проводимостью, прочностью и теплопроводностью. Однако их применение в промышленности долгое время сдерживалось из-за наличия остаточных металлических частиц—катализаторов, используемых при синтезе нанотрубок. Эти частицы снижали электрические характеристики материала и негативно влияли на эффективность двигателей.
Исследовательская команда внедрила уникальную технологию очистки нанотрубок с использованием принципов жидкокристаллической самоорганизации—особого состояния между жидкостью и твердым телом. Этот метод позволяет эффективно удалять металлические загрязнения без повреждения наноструктуры, значительно улучшая проводимость материала.
Эксперименты подтвердили, что созданный из очищенных нанотрубок мотор стабильно меняет обороты в ответ на изменения напряжения, демонстрируя полноценную работу без использования металлов.
«Мы смогли полностью раскрыть потенциал электрических свойств катушек из углеродных нанотрубок и обеспечили работу двигателя без традиционных металлических компонентов, что является значительным прорывом», — отметил доктор Ким.
По мнению авторов исследования, данное открытие станет важным шагом к созданию легких, прочных и высокоэффективных электрических двигателей, которые лягут в основу следующего поколения экологичного транспорта и технологий.