KIST
Investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) han desarrollado el primer motor eléctrico completo del mundo sin elementos metálicos en su diseño.
Los desarrolladores sustituyeron las bobinas de cobre por nanotubos de carbono. El motor eléctrico que crearon mejoraba en un 133% la conductividad eléctrica y era un 80% más ligero que los nanotubos de carbono diseños tradicionales.
«Ya se trate de coches eléctricos, drones o naves espaciales, un reto técnico común para el transporte del futuro es el aligeramiento. Reducir el peso de un vehículo no solo reduce el consumo de energía, sino que también mejora la eficiencia de la batería y amplía la autonomía de vuelo», — afirman los investigadores.
Según el Dr De-Young Kim, una nueva tecnología que utiliza nanotubos de carbono maximiza la características eléctricas para controlar motores eléctricos sin metal.
«Se sabe que estos nanomateriales tubulares unidimensionales con átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal de panal son mucho más ligeros que los metales convencionales, pero al mismo tiempo tienen una conductividad eléctrica, una resistencia mecánica y una conductividad térmica» excelentes, — añaden los desarrolladores.
El desarrollo fue posible gracias a un nuevo método de purificación necesario para sustituir las bobinas de cobre por nanotubos de carbono. Mediante un método de purificación denominado LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing), los investigadores eliminaron las impurezas metálicas que históricamente han afectado a la tecnología de nanotubos, manteniendo al mismo tiempo las propiedades eléctricas.
Bobinas de motor los motores suelen ser de cobre por su alta conductividad eléctrica. Sin embargo, el cobre tiene una densidad de 8,9 gramos por centímetro cúbico, lo que hace que el peso total del motor sea considerable. Los nanotubos de carbono tienen una conductividad eléctrica similar y una densidad de sólo 1,7 gramos por centímetro cúbico. Esto reduce el peso del motor en un 80%.
El principal problema era la contaminación. Durante la producción, partículas del catalizador metálico se introducen en los nanotubos, degradando su rendimiento eléctrico. Al disolver los nanotubos en ácido clorosulfónico, los investigadores crearon un estado de cristal líquido en el que los tubos se autoalinean. Cuando se expone al agua, esta solución genera ácido clorhídrico, que elimina las impurezas del catalizador de hierro, dejando puras las estructuras de nanotubos de carbono. Este proceso redujo la contaminación por metales del 12,7% original a menos del 0,8%.
Los nanotubos de carbono purificados demostraron una conductividad eléctrica de 7,7 megaohmios por metro. Cuando se integró en un motor, la velocidad de rotación específica — una medida del rendimiento por unidad de peso — fue 1,06 veces inferior a la de un motor equivalente basado en cobre. El motor también funcionó de forma continua durante 60 minutos con distintas cargas de potencia.
Los investigadores construyeron un modelo de coche propulsado por este motor. Según los resultados de la simulación, el coche recorrió 10 metros en 25 segundos por una carretera asfaltada.
Fuente: Interesting Engineering