پژوهشگران کره جنوبی موفق به طراحی و ساخت نخستین موتور الکتریکی کاملاً بدون فلز با افزایش رسانایی الکتریکی ۱۳۳ درصدی شدهاند.
به گزارش تکناک، این موتور نهتنها عملکرد قابل قبولی دارد، بلکه در مقایسه با موتورهای مرسوم، وزن آن تا ۸۰ درصد کاهش یافته است. این نوآوری میتواند تحولی بزرگ در حوزه حملونقل برقی، بهویژه در خودروها، پهپادها و فضاپیماها ایجاد کند.
محققان مؤسسه علوم و فناوری کره (KIST) در طراحی این موتور از نانولولههای کربنی (CNT) بهجای سیمپیچهای مسی استفاده کردهاند. این نانومواد، ساختاری لانهزنبوری از اتمهای کربن دارند که در عین سبکی، از رسانایی الکتریکی، استحکام مکانیکی و انتقال حرارت بسیار بالایی برخوردار هستند. همین ویژگیها، آنها را به جایگزینی مناسب برای فلزات سنگین مانند مس تبدیل میکند.
دکتر دائه-یون کیم، از اعضای اصلی پروژه ساخت موتور الکتریکی بدون فلز، با اشاره به اهمیت این دستاورد گفت: «با توسعه فناوری نوین CNT که تاکنون مشابهی نداشته است، توانستیم عملکرد الکتریکی سیمپیچها را تا حدی بالا ببریم که موتور بدون فلز نیز قادر به عملکرد عملیاتی باشد.»
یکی از چالشهای همیشگی در استفاده از نانولولههای کربنی، ناخالصی فلزی باقیمانده از فرایند تولید بوده است. تیم KIST برای رفع این مشکل، از فرایند تصفیه جدیدی با نام LAST (مخفف Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) استفاده کرده است.
در این فرایند، نانولولهها در اسید کلروسولفونیک حل میشوند و به حالت کریستال مایع درمیآیند. با افزودن آب، واکنشی انجام میشود که تولید اسید هیدروکلریک را به دنبال دارد؛ مادهای که ناخالصیهای فلزی مانند آهن را از ساختار نانولولهها حذف میکند، بدون اینکه به خواص الکتریکی آنها آسیبی وارد شود. نتیجه این روش، کاهش میزان ناخالصی از ۱۲.۷ درصد به کمتر از ۰.۸ درصد بوده است.
موتور ساختهشده با سیمپیچهای نانولولهای توانست یک خودروی اسباببازی را با سرعت بیش از نیم متر بر ثانیه به حرکت درآورد. همچنین آزمایشها نشان دادند که این موتور میتواند به مدت ۶۰ دقیقه بدون وقفه تحت بارهای مختلف کار کند.
در مقایسه مستقیم، وزن سیمپیچهای نانولولهای بهکاررفته در این موتور تنها ۷۸.۷۵ میلیگرم بود، در حالی که وزن سیمپیچهای مسی معادل آن، ۳۷۹.۰۸ میلیگرم گزارش شده است. این کاهش وزن چشمگیر میتواند در طراحی وسایل نقلیه سبک و کممصرف تأثیرگذار باشد.
بر اساس این دستاورد که باعث ساخت نخستین موتور الکتریکی بدون فلز شده است، محققان امیدوار هستند که بتوانند کاربردهای گستردهای را برای این فناوری تعریف کنند. از جمله میتوان به ساخت رساناهای مخصوص باتری، محافظهای ویژه نیمهرساناها (Pellicles) و کابلهای مخصوص رباتها اشاره کرد.
دکتر کیم در پایان بیان کرد: «برپایه نوآوری در مواد CNT، ما در مسیر بومیسازی مواد پیشرفته در حوزههای مختلف صنعتی، از جمله صنایع باتری، نیمهرسانا و رباتیک، پیشگام خواهیم بود.»
