Дослідники з Корейського інституту науки та технологій (KIST) презентували перший у світі електродвигун, у якому повністю відсутні металеві елементи конструкції. Ключовою інновацією стала повна заміна традиційних мідних котушок на надсучасні вуглецеві нанотрубки.
Про це розповідає ProIT
Переваги вуглецевих нанотрубок у нових електродвигунах
За результатами досліджень, новий двигун демонструє електропровідність, яка на 133% перевищує показники традиційних моделей, і водночас є на 80% легшим. Такий прорив дозволяє значно зменшити масу транспортних засобів, підвищити ефективність використання енергії, а також збільшити запас ходу електромобілів, безпілотників та космічних апаратів.
«Чи то електромобілі, безпілотники чи космічні кораблі, загальною технічною проблемою для майбутнього транспорту є полегшення. Зменшення ваги транспортного засобу не тільки знижує споживання енергії, а й підвищує ефективність батареї та збільшує дальність польоту», — заявляють дослідники.
Доктор Де-Юн Кім, один із розробників, підкреслив, що застосування вуглецевих нанотрубок дозволило суттєво покращити електричні характеристики двигунів. Ці наноматеріали мають унікальну структуру у вигляді одновимірних трубок з атомами вуглецю, організованими у гексагональну решітку. Вони не лише значно легші за метали, а й вирізняються високою електропровідністю, механічною міцністю та теплопровідністю.
Чистота матеріалів і технологічний прорив
Ключовим етапом стало застосування нового методу очищення, що дозволив повністю видалити металеві домішки з нанотрубок. Завдяки технології LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) вчені розчинили нанотрубки у хлорсульфоновій кислоті, де вони самовирівнювались у рідкокристалічному стані. Далі, під дією води, утворювалась соляна кислота, яка ефективно видаляла домішки залізного каталізатора. Внаслідок цього рівень металевих забруднень знизився з 12,7% до менш ніж 0,8%.
Вуглецеві нанотрубки, очищені за цією методикою, досягли електропровідності 7,7 мегасіменс на метр. При цьому щільність матеріалу складає лише 1,7 г/см³, тоді як у міді — 8,9 г/см³. Саме це дозволило радикально зменшити вагу двигуна без втрати його функціональних властивостей.
Випробування показали, що новий двигун зберігає продуктивність: питома швидкість обертання відрізнялася від мідного аналога лише на 6%, а пристрій працював безперервно протягом години при різних навантаженнях. Прототип автомобіля з таким двигуном проїхав 10 метрів асфальтом за 25 секунд, демонструючи стабільність та ефективність нової технології.