Южнокорейские ученые продемонстрировали революционный электромотор, который отказывается от дорогой и тяжелой меди. Человечество потребило доступные медные запасы и сегодня этот материал дорогой. Кроме этого, медь тяжелая, что важно для электромобилей, электропоездов, эленктролитаков, роботов, другой электроники. Компания KIST разработала технологию получения углеродных нанотрубок, которые можно использовать вместо медной обмотки в электродвигателях. Исследователи продемонстрировали рабочий прототип электродвигателя без меди.
Доктору Де Юн Киму и его команде из исследовательского института композитных материалов Корейского института науки и технологий (KIST) удалось сконструировать катушку электродвигателя, используя только углеродные нанотрубки (ВНТ) без каких-либо металлов, и реализовать ее до такой степени, что она действительно может работать.
Команда провела эксперименты, применив к двигателю катушку с УНТ, и обнаружила, что частоту вращения двигателя в минуту (об/мин) можно стабильно регулировать в зависимости от входного напряжения. Это демонстрирует, что основная работа двигателя, преобразующего электрическую энергию в механическую силу вращения, может выполняться без использования металла.
ВНТ представляют собой одномерные наноматериалы в форме трубки с атомами углерода, расположенными в виде гексагональных сот, которые, как известно, намного легче обычных металлов, и в то же время обладают превосходной электропроводностью, механической прочностью и теплопроводностью.
Эти свойства давно привлекли внимание как материал следующего поколения, но ВНТ столкнулись с рядом препятствий для реального промышленного применения. Одним из технических препятствий являются остатки металлов-катализаторов, которые используются в процессе производства. Они остаются в виде металлических частиц на поверхности ВНТ, ухудшая их электрические свойства, которые напрямую связаны с производительностью двигателя, что затрудняет использование ВНТ в высокопроизводительных компонентах.
Команда разработала новый процесс очистки ВНТ, в котором используется принцип выравнивания жидких кристаллов, «четвертого состояния вещества», известного как промежуточное состояние между жидкостью и твердым телом. Этот процесс естественным образом устраняет сильную агрегацию во время выравнивания ВНТ, эффективно удаляя металлические частицы, оставшиеся на поверхности. Самое главное, что он способен избирательно удалять примеси, не повреждая наноструктуру ВНТ, что существенно отличает его от существующих методов очистки, основанных на жидкой и газофазной очистке.
Очищенные ВНТ демонстрируют значительное улучшение электропроводности, которое может быть доведено до уровня, который может быть применен к реальным электродвигателям.
Разработанная учеными Kist технология открывает путь к массовому производству проводящих материалов для обмоток электродвигателей, кабелей для робототехники и сырья для полупроводниковой промышленности.
