Исследователи из Корейского института науки и технологий под руководством доктора Дэ-Юна Кима достигли прорыва в области электрических двигателей, создав катушку для мотора, полностью выполненную из углеродных нанотрубок без использования традиционных металлов, таких как медь. Работа опубликована в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials (ACHM).
Снижение веса двигателя — одна из ключевых задач в разработке современных транспортных систем, так как это напрямую снижает энергозатраты и увеличивает дальность пробега. До сих пор главной проблемой было то, что катушки двигателя изготавливались из меди, обладающей высокой плотностью, высокой стоимостью и ограниченностью ресурсов.
Углеродные нанотрубки представляют собой одномерные трубчатые структуры из углеродных атомов, расположенных в гексагональной решетке. Они значительно легче металлов и одновременно обладают высокой электрической проводимостью, прочностью и теплопроводностью. Однако использование нанотрубок в промышленности долгое время сдерживалось из-за остаточных металлических частиц — катализаторов, применяемых при их синтезе. Эти частицы ухудшают электрические свойства нанотрубок, что снижало эффективность двигателей.
Команда исследователей разработала уникальную технологию очистки нанотрубок с использованием принципов жидкокристаллической самоорганизации — промежуточного состояния вещества между жидкостью и твердым телом. Этот метод позволяет эффективно удалять металлические примеси без повреждения наноструктуры, что существенно повышает проводимость материала.
Экспериментально подтверждено, что созданный из очищенных нанотрубок мотор стабильно меняет обороты в зависимости от подаваемого напряжения, демонстрируя полноценную работу без использования металлов.
«Мы смогли максимально раскрыть электрические свойства катушек из углеродных нанотрубок и запустить двигатель без традиционных металлических компонентов, что является принципиальным прорывом», — прокомментировал доктор Ким.
По мнению авторов, открытие станет важным шагом к созданию легких, устойчивых и высокоэффективных электрических двигателей, которые станут базой для следующего поколения экологичного транспорта и технологий.
Елизавета Авдеенко