Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST) представили первый в мире электродвигатель, в котором полностью отсутствуют металлические элементы конструкции. Ключевой инновацией стала полная замена традиционных медных катушек на современные углеродные нанотрубки.
Об этом сообщает ProIT
Преимущества углеродных нанотрубок в новых электродвигателях
По результатам исследований, новый двигатель демонстрирует электропроводимость, которая на 133% превышает показатели традиционных моделей, и при этом является на 80% легче. Такой прорыв позволяет значительно уменьшить массу транспортных средств, повысить эффективность использования энергии, а также увеличить запас хода электромобилей, беспилотников и космических аппаратов.
«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.
Доктор Де-Юн Ким, один из разработчиков, подчеркнул, что применение углеродных нанотрубок позволило существенно улучшить электрические характеристики двигателей. Эти наноматериалы имеют уникальную структуру в виде одномерных трубочек с атомами углерода, организованными в гексагональную решетку. Они не только значительно легче металлов, но и отличаются высокой электропроводностью, механической прочностью и теплопроводностью.
Чистота материалов и технологический прорыв
Ключевым этапом стало применение нового метода очистки, который позволил полностью удалить металлические примеси из нанотрубок. Благодаря технологии LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) ученые растворили нанотрубки в хлорсульфоновой кислоте, где они самовыравнивались в жидкокристаллическом состоянии. Далее, под действием воды, образовывалась соляная кислота, которая эффективно удаляла примеси железного катализатора. В результате уровень металлических загрязнений снизился с 12,7% до менее чем 0,8%.
Углеродные нанотрубки, очищенные по этой методике, достигли электропроводимости 7,7 мегасименс на метр. При этом плотность материала составляет всего 1,7 г/см³, тогда как у меди — 8,9 г/см³. Именно это позволило радикально уменьшить вес двигателя без потери его функциональных свойств.
Испытания показали, что новый двигатель сохраняет производительность: удельная скорость вращения отличалась от медного аналога всего на 6%, а устройство работало непрерывно в течение часа при различных нагрузках. Прототип автомобиля с таким двигателем проехал 10 метров по асфальту за 25 секунд, демонстрируя стабильность и эффективность новой технологии.