Новое поколение электромобилей уже не за горами

Созданный учеными полимер способен заменить собой медные провода, что, в свою очередь, поспособствует созданию сверхэффективных электродвигателей

Новое поколение электромобилей уже не за горами

Ученые из Ок-Риджской национальной лаборатории использовали новые методы для создания композита, который увеличивает пропускную способность медных проводов, создав новый материал, который можно применять для использования в сверхэффективных тяговых двигателях электромобилей.

Исследование было направлено на снижение препятствий для более широкого внедрения электромобилей, включая снижение стоимости владения и повышение производительности и срока службы таких компонентов, как электродвигатели и силовая электроника. Материал может быть использован в любом компоненте, в котором используется медь, включая более эффективные шины и меньшие соединители для тяговых инверторов электромобилей, а также для таких устройств, как беспроводные и проводные системы зарядки.

Чтобы получить более легкий проводящий материал с улучшенными характеристиками, исследователи ORNL нанесли и выровняли углеродные нанотрубки на плоских медных пластинках, в результате чего получился композитный материал с металлической матрицей с лучшей пропускной способностью и механическими свойствами, чем у чистой меди.

Включение углеродных нанотрубок или УНТ в медную матрицу для улучшения проводимости и механических характеристик не является новой идеей. УНТ — отличный выбор из-за их меньшего веса, исключительной прочности и проводящих свойств. Но прошлые попытки создания композитов другими исследователями привели к созданию очень коротких отрезков материала — всего в несколько микрометров или миллиметров.

Новое поколение электромобилей уже не за горами

Источник: ORNL

Команда ученых использовала магнетронное распыление, технику вакуумного покрытия, чтобы добавить тонкие слои медной пленки поверх медных лент, покрытых УНТ. Затем образцы с покрытием отжигали в вакуумной печи для получения высокопроводящей сетки Cu-CNT за счет образования плотного однородного слоя меди и обеспечения диффузии меди в матрицу CNT.

Используя этот метод, ученые ORNL создали композит медь-углеродные нанотрубки длиной 10 сантиметров и шириной 4 см с исключительными свойствами. Микроструктурные свойства материала были проанализированы с использованием инструментов в Центре нанофазных материаловедения в ORNL, подведомственном учреждении Управления науки Министерства энергетики США.

Исследователи обнаружили, что композит на 14% больше пропускной способности по току, с улучшенными механическими свойствами до 20% по сравнению с чистой медью, как подробно описано в ACS Applied Nano Materials.

Толга Айтуг, ведущий исследователь проекта, сказал:

Внедряя все замечательные свойства углеродных нанотрубок в медную матрицу, мы стремимся к лучшей механической прочности, меньшему весу и большей токовой нагрузке. Тогда вы получите лучший проводник с меньшими потерями мощности, что, в свою очередь, повысит эффективность и производительность устройства. Например, улучшенная производительность означает, что мы можем уменьшить объем и увеличить удельную мощность в современных моторных системах.

Работа основана на богатой истории исследований сверхпроводимости в ORNL, которая произвела превосходные материалы для проведения электричества с низким сопротивлением. Лабораторная технология сверхпроводящих проводов была лицензирована нескольким отраслевым поставщикам, что позволяет использовать ее в таких областях, как передача электроэнергии большой емкости с минимальными потерями мощности.

Хотя новый прорыв в области композитных материалов имеет прямое значение для электродвигателей, он также может улучшить электрификацию в приборах, где эффективность, масса и размер являются ключевыми показателями, сказал Айтуг. По его словам, улучшенные рабочие характеристики, достигнутые с помощью коммерчески жизнеспособных технологий, означают новые возможности для разработки современных проводников для широкого спектра электрических систем и промышленных приложений.

Команда ORNL также изучает возможность использования двустенных УНТ и других методов осаждения, таких как нанесение покрытия ультразвуковым распылением в сочетании с системой прокатки рулонов для производства образцов длиной около 1 метра.

Читайте также

Человекоподобный робот Digit 5 сможет работать более 20 часов в сутки благодаря девятиминутной зарядке

Человекоподобный робот Digit 5 сможет работать более 20 часов в сутки благодаря девятиминутной зарядке

Учёные создали батарею по образцу кишечника человека — она вырабатывает электричество с помощью бактерий

Учёные создали батарею по образцу кишечника человека — она вырабатывает электричество с помощью бактерий

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Учёные нашли на Марсе почву, которая потенциально подходит для выращивания растений

Учёные нашли на Марсе почву, которая потенциально подходит для выращивания растений

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

Телескоп JWST обнаружил необычную атмосферу у «зефирной» планеты WASP-17b

Телескоп JWST обнаружил необычную атмосферу у «зефирной» планеты WASP-17b

Границы Солнечной системы предложили расширить до 3,8 светового года — почти до соседних звёзд

Границы Солнечной системы предложили расширить до 3,8 светового года — почти до соседних звёзд