/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2Ff46d4c05f5e50d946d555d376dec8934.jpg)
Первый в мире неметаллический электродвигатель облегчает авто на 80%
Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали первый в мире полноценный электродвигатель, в конструкции которого отсутствуют металлические элементы.
Отмечается, что разработчики заменили медные катушки на углеродные нанотрубки. Созданный ими электродвигатель продемонстрировал на 133% лучшую электропроводность и оказался на 80% легче традиционных конструкций.
«Будь то электромобили, беспилотники или космические корабли, общей технической проблемой для будущего транспорта является облегчение. Уменьшение веса транспортного средства не только снижает потребление энергии, но и повышает эффективность батареи и увеличивает дальность полета», — заявляют исследователи.
По словам доктора Де-Юн Кима, новая технология с использованием углеродных нанотрубок максимально увеличивает электрические характеристики для управления электродвигателями, не содержащими металла.
«Это одномерные трубчатые наноматериалы с атомами углерода, расположенными в гексагональной сотовой структуре, которые, как известно, намного легче обычных металлов, но в то же время обладают превосходной электропроводностью, механической прочностью и теплопроводностью», — добавляют разработчики.
Разработка стала возможной благодаря новому методу очистки, необходимому для замены медных катушек на углеродные нанотрубки. Используя метод очистки под названием LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing), исследователи удалили металлические примеси, которые исторически влияли на технологию нанотрубок, сохранив при этом электрические свойства.
Катушки электродвигателей обычно изготавливаются из меди из-за ее высокой электропроводности. Однако плотность меди составляет 8,9 граммов на кубический сантиметр, что делает общий вес двигателя значительным. Углеродные нанотрубки имеют аналогичную электропроводность и плотность всего 1,7 граммов на кубический сантиметр. Это позволяет уменьшить вес двигателя на 80%.
Ключевой проблемой было загрязнение. При производстве частицы металлического катализатора попадают в нанотрубки, ухудшая электрические характеристики. Растворив нанотрубки в хлорсульфоновой кислоте, исследователи создали жидкокристаллическую структуру, в которой трубки самовыравниваются. Под воздействием воды этот раствор генерирует соляную кислоту, которая удаляет примеси железного катализатора, оставляя структуры углеродных нанотрубок чистыми. Этот процесс снизил загрязнение металлами с первоначальных 12,7% до менее чем 0,8%.
Очищенные углеродные нанотрубки продемонстрировали электропроводность 7,7 мегасименс на метр. При интеграции в двигатель удельная скорость вращения — мера производительности на единицу веса — была в 1,06 раза ниже, чем у эквивалентного двигателя на основе меди. Двигатель также работал непрерывно в течение 60 минут при различных силовых нагрузках.
Исследователи построили модель автомобиля, работавшего на этом двигателе. По результатам моделирования на дороге с асфальтовым покрытием автомобиль проехал 10 метров за 25 секунд.
Источник: Interesting Engineering