До сих пор в качестве основного материала для изготовления катушек использовались металлы, в частности, медь, обладающая высокой электропроводностью. С другой стороны, металлы тяжелые, а их доступность и стоимость часто меняются из-за геополитических причин. Команда ученых из Корейского научно-технического института (KIST) сконструировала катушку для электромотора исключительно из углеродных нанотрубок, пишет EurekAlert.

Углеродные нанотрубки намного легче обычных металлов, но в то же время обладают превосходной электропроводностью, механической прочностью и теплопроводностью. Однако, несмотря на эти привлекательные свойства, ряд препятствий мешает реальному промышленному применению углеродных нанотрубок. Одно из них — металлы-катализаторы, которые участвуют в выращивании трубок и остаются на их поверхности в виде частиц. Это ухудшает электрические свойства, которые напрямую связаны с производительностью двигателя, что затрудняет использование УНТ в высокопроизводительных устройствах.

Ученые разработали новый процесс очистки нанотрубок, который использует принцип выравнивания жидких кристаллов. Процесс естественным образом устраняет сильную агрегацию во время выравнивания нанотрубки, эффективно удаляя металлические частицы, которые остаются на поверхности. Самое главное, эта технология способна выборочно удалять примеси, не повреждая наноструктуру трубки, что заметно отличает ее от существующих методов очистки на основе жидкой и газовой фазы. Очищенные углеродные нанотрубки демонстрируют значительное улучшение проводимости, которое может быть доведено до уровня, применимого к реальным электродвигателям.

В результате испытаний электродвигателя с такой катушкой инженеры выяснили, что обороты в минуту двигателя можно стабильно контролировать в соответствии с входным напряжением. Это означает, что для выполнения базовой функции — преобразования электрической энергии в механическую вращательную силу — двигатель может обойтись без металла.

«Разработав новую концепцию высококачественной технологии углеродных нанотрубок, которой прежде не существовало, мы смогли максимально повысить электрические характеристики катушек для управления электродвигателями без металла», — сказал доктор Ким Дэ Юн.

Вырастить нанотрубки из атомов вольфрама и серы так, чтобы они были ориентированы в одном направлении, прежде не получалось. В прошлом году японские ученые нашли решение этой проблемы.