Cách mạng động cơ điện: Ống nano carbon thay cuộn dây đồng truyền thống

Động cơ nhỏ chứa cuộn dây ống nano carbon đã được chế tạo bởi các nhà nghiên cứu Hàn Quốc

Động cơ điện truyền thống dựa vào cuộn dây làm từ kim loại như đồng do tính dẫn điện vượt trội. Tuy nhiên, kim loại nặng, giá thành biến động và khó tối ưu về trọng lượng khiến các kỹ sư luôn tìm kiếm giải pháp thay thế. Với phát minh mới từ Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST), nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Dae-Yoon Kim dẫn đầu đã thành công trong việc chế tạo và vận hành một động cơ điện sử dụng cuộn dây làm hoàn toàn từ CNT không chứa bất kỳ kim loại nào.

Ống nano carbon là cấu trúc vật liệu một chiều có dạng hình ống, được cấu tạo từ các nguyên tử carbon sắp xếp theo mô hình tổ ong. Không chỉ nhẹ hơn kim loại rất nhiều, CNT còn sở hữu khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt vượt trội, độ bền cơ học cao, là ứng viên sáng giá cho các công nghệ thế hệ mới. Tuy nhiên, việc ứng dụng CNT vào sản xuất thực tế từ lâu vẫn gặp khó khăn, chủ yếu do dư lượng kim loại xúc tác còn sót lại trong quá trình sản xuất làm suy giảm tính năng điện của vật liệu.

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu tại KIST đã phát triển một phương pháp tinh chế mới dựa trên hiện tượng căn chỉnh của tinh thể lỏng, trạng thái vật chất đặc biệt nằm giữa lỏng và rắn. Kỹ thuật này giúp loại bỏ hiệu quả các hạt kim loại dư mà không làm tổn hại cấu trúc CNT, một điểm khác biệt lớn so với các phương pháp tinh chế truyền thống. Kết quả là các ống nano carbon tinh khiết có khả năng dẫn điện cao hơn hẳn, đủ để vận hành một động cơ điện hoàn chỉnh.

“Chúng tôi đã phát triển công nghệ cuộn dây CNT hoàn toàn mới, cho phép điều khiển động cơ điện mà không cần kim loại. Đây là bước đệm để mở rộng ứng dụng CNT vào các lĩnh vực tiên tiến như pin dẫn điện, dây dẫn bán dẫn và cáp robot.” Tiến sĩ Kim cho biết.

Việc giảm đáng kể trọng lượng động cơ điện nhờ cuộn dây CNT có thể mang lại lợi thế lớn trong các phương tiện yêu cầu hiệu suất nhẹ như xe điện, máy bay không người lái (drone) và tàu vũ trụ. Khi khối lượng cuộn dây giảm, hiệu suất sử dụng năng lượng tăng lên, đồng nghĩa với phạm vi hoạt động mở rộng và thời lượng pin kéo dài, yếu tố then chốt trong công nghệ di động hiện đại.

Phát minh này không chỉ là cột mốc quan trọng trong ngành vật liệu, mà còn là bước đi táo bạo hướng tới việc thay thế hoàn toàn kim loại trong các hệ thống điện tương lai.

Theo drivesncontrols.com