جایگزینی سیم‌پیچ فلزی با نانولوله‌های کربنی فوق‌سبک در موتورهای الکتریکی

تیم تحقیقاتی دائه-یون کیم در مؤسسه تحقیقات مواد کامپوزیتی کره (KIST)، توانسته‌اند با بهره‌گیری از نانولوله‌های کربنی، سیم‌پیچ‌هایی کاملاً بدون فلز و سبک‌تر از مس بسازند که عملکردی قابل‌قیاس با نمونه‌های فلزی دارند.

موتوری که با این سیم‌پیچ‌ها ساخته شد، در آزمایش‌ها عملکرد پایداری از خود نشان داد و دور موتور (RPM) آن به صورت کنترل‌شده با ولتاژ ورودی تغییر می‌کرد. این نتایج اثباتی بر امکان‌پذیر بودن تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی چرخشی بدون نیاز به فلزات سنگین است.

یکی از موانع اصلی استفاده صنعتی از CNTها، باقی ماندن ذرات فلزی (کاتالیست) پس از ساخت آن‌هاست که رسانایی الکتریکی را کاهش می‌دهد. تیم KIST فرآیند خالص‌سازی نوینی توسعه داده که از اصل تراز مایع بلورها استفاده می‌کند. این فرآیند، علاوه بر حذف ذرات فلزی ناخواسته؛ ساختار نانویی CNT را حفظ می‌کند و در نهایت رسانایی را به سطح مورد نیاز برای کاربرد در موتورها می‌رساند.

مزایای سیم‌پیچ‌های CNT

از مزایای سیم پیچ‌ها این است که ۷ تا ۸ برابر سبک‌تر از مس است و دارای رسانایی الکتریکی بالا بوده و از مقاومت در برابر گرما و فشار برخوردار است. همچنین سازگار با محیط‌زیست و کاهش‌دهنده مصرف فلزات کمیاب است.

کیم می‌گوید با توسعه CNTهای با کیفیت که پیش‌تر وجود نداشت، موفق شدیم عملکرد الکتریکی این مواد را تا حدی بالا ببریم که موتورهای الکتریکی بدون فلز را ممکن کند. این فناوری می‌تواند در باتری‌ها، کابل‌های رباتیک، و قطعات نیمه‌رسانا نیز به کار گرفته شود.