دانشمندان کره‌ای موفق به طراحی و ساخت موتوری الکتریکی شده‌اند که به‌جای سیم‌پیچ‌های مسی، از نخ‌های نانولوله کربنی استفاده می‌کند؛ نتیجه این نوآوری، موتوری است که پنج برابر سبک‌تر از نمونه‌های رایج بوده و عملکردی مشابه دارد.
این پروژه توسط تیمی از پژوهشگران مؤسسه علوم و فناوری کره (KIST) به سرپرستی دکتر دائه‌یون کیم انجام شده است. آن‌ها با هدف کاهش وزن موتورها و افزایش بهره‌وری، از نانولوله‌های کربنی (CNT) به‌عنوان جایگزین سیم‌های مسی بهره گرفتند. نانولوله‌های کربنی به دلیل ساختار استوانه‌ای و وزن بسیار کم، در عین حال رسانایی الکتریکی بالایی دارند، اما تاکنون استفاده عملی از آن‌ها در موتورها به دلیل وجود ناخالصی‌های فلزی با چالش مواجه بود.
راه‌حلی نوآورانه برای پاک‌سازی نانولوله‌ها
در فرآیند سنتی تولید نانولوله‌ها، ذرات فلزی مانند آهن به‌عنوان کاتالیزور استفاده می‌شوند که پس از تولید به سطح نانولوله‌ها می‌چسبند و رسانایی آن‌ها را کاهش می‌دهند. تیم کره‌ای با استفاده از روشی به نام LAST (مخفف Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) موفق شد این مشکل را برطرف کند. در این روش، نانولوله‌ها ابتدا در اسید کلروسولفونیک حل شده و سپس با افزودن آب، اسید هیدروکلریک در محل ایجاد می‌شود که ناخالصی‌ها را از بین می‌برد.
نتیجه این فرآیند، نانولوله‌هایی با رسانایی ۱۳۳ درصد بالاتر بود که در قالب رشته‌هایی مداوم تابیده شده و درون یک پلیمر عایق انعطاف‌پذیر قرار گرفتند تا کابل‌هایی سبک و بدون فلز با عنوان «کامپوزیت هسته-پوشش» تولید شود.
عملکرد موتور و چشم‌انداز صنعتی
موتور ساخته‌شده با این کابل‌ها توانست بیش از یک ساعت به‌طور پایدار کار کند. اگرچه قدرت آن هنوز به سطح موتورهای مسی نرسیده، اما به دلیل وزن بسیار کمتر، عملکرد آن از نظر نسبت سرعت چرخش به وزن سیم‌پیچ با نمونه‌های مسی برابری می‌کند.
این دستاورد می‌تواند تحولی در طراحی موتورهای سبک برای پهپادها، خودروهای برقی و صنایع هوافضا ایجاد کند؛ جایی که کاهش وزن نقش کلیدی در افزایش بهره‌وری دارد.
گام بعدی: تجاری‌سازی
مهم‌ترین چالش پیش‌رو، مقیاس‌پذیری این فناوری است. خوشبختانه روش تولید نانولوله‌های استفاده‌شده در این پروژه قابلیت تولید انبوه دارد و هم‌اکنون نیز هزاران تن از این ماده در سطح جهانی تولید می‌شود. این موضوع مسیر تجاری‌سازی را هموارتر کرده است.
دکتر کیم در پایان تأکید کرد: «ما قصد داریم با تکیه بر این نوآوری، در بومی‌سازی مواد رسانا برای باتری‌ها، پوشش‌های نیمه‌هادی و کابل‌های رباتیک نیز پیشگام باشیم».
