پژوهشگران کره‌ای موفق شدند موتور الکتریکی را بدون استفاده از فلز و تنها با سیم‌پیچ‌هایی از نانولوله‌های کربنی (CNT) راه‌اندازی کنند. این دستاورد گامی بزرگ در سبک‌سازی حمل‌ونقل الکتریکی است.
جایگزینی سیم‌پیچ فلزی با نانولوله‌های کربنی فوق‌سبک در موتورهای الکتریکی
از خودروهای برقی گرفته تا پهپادها و فضاپیماها، سبک‌سازی یکی از چالش‌های اصلی فناوری‌های آینده است. کاهش وزن سیستم نه‌تنها مصرف انرژی را پایین می‌آورد، بلکه بهره‌وری باتری را افزایش داده و برد حرکتی را نیز بهبود می‌بخشد. یکی از سنگین‌ترین اجزای موتورهای الکتریکی، سیم‌پیچ‌های فلزی آن‌هاست—که معمولاً از مس ساخته می‌شوند.
تیم تحقیقاتی دکتر 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 به‌صورت 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، باقی‌ماندن ذرات فلزی (کاتالیست) پس از ساخت آن‌هاست که رسانایی الکتریکی را کاهش می‌دهد. تیم KIST فرآیند خالص‌سازی نوینی توسعه داده که از اصل تراز مایع‌بلورهااستفاده می‌کند. این فرآیند:
ذرات فلزی ناخواسته را حذف می‌کند؛
ساختار نانویی CNT را حفظ می‌کند؛
و در نهایت رسانایی را به سطح مورد نیاز برای کاربرد در موتورها می‌رساند.
مزایای سیم‌پیچ‌های CNT
۷ تا ۸ برابر سبک‌تر از مس
دارای رسانایی الکتریکی بالا
مقاوم در برابر گرما و فشار
سازگار با محیط‌زیست و کاهش‌دهنده مصرف فلزات کمیاب
کاربردهای آینده
دکتر کیم می‌گوید: «با توسعه CNTهای باکیفیت 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 به‌کار گرفته شود.»
