А в чем тренд?
В 2024 году объем мирового рынка добычи меди оценивался в $9,26 млрд. Этот природный материал используется в качестве сырья в различных секторах, включая строительство, электротехнику и электронику, транспорт и производство. Добыча меди — дорогостоящий и загрязняющий окружающую среду процесс. Это побудило исследователей искать альтернативные материалы, обладающие теми же свойствами, но без экологических и экономических недостатков.
Группа ученых из Южной Кореи совершила прорыв, придумав эффективный способ очищения и использования углеродных нанотрубок. Это помогло разработать новый тип электродвигателя, который значительно легче традиционных аналогов.
Что особенного в новом двигателе
Инновационная разработка основана на применении углеродных нанотрубок. Их уже используют для повышения прочности самых разных изделий: от рам велосипедов до деталей аэрокосмической техники и аккумуляторов.
Нанотрубки состоят из атомов углерода, расположенных в форме шестиугольных сот. Эта сетка свернута в цилиндр диаметром несколько нанометров. Такая структура делает трубки прочнее стали и легче меди. Кроме того, они являются отличными проводниками тепла и электричества.
Наиболее распространенный способ производства нанотрубок — использование в качестве катализаторов роста мельчайших металлических частиц, обычно железа. Проблема в том, что после завершения процесса некоторые из этих металлических частиц прилипают к поверхности нанотрубок.
Эти примеси препятствуют движению электронов и ухудшают их проводимость. Именно поэтому предыдущие попытки создания двигателей на основе нанотрубок не увенчались успехом. Очистка оказалась разрушительным процессом: в результате часто повреждалась первоначальная структура. Команда Корейского института науки и технологий (KIST) придумала, как исправить эту ситуацию.
Как выглядит метод очистки
Инженеры и химики разработали новый процесс, названный «лиотропным текстурированием поверхности с помощью жидких кристаллов» (LAST). Сначала партию необработанных, загрязненных углеродных нанотрубок погружают в хлорсульфоновую кислоту. Жидкость заставляет нанотрубки отталкиваться друг от друга, что предотвращает их слипание.
Затем нанотрубки опускают в воду. В результате химической реакции на поверхности образуется соляная кислота, которая, в свою очередь, служит очищающим средством для металлических примесей. Она эффективно вытравливает частицы оксида железа, превращая их в водорастворимый хлорид железа, который затем можно просто смыть. Этот процесс не повреждает решетку самих углеродных нанотрубок.
Команда протестировала свое изобретение и создала двигатель, который работал более часа. Он был не таким мощным и быстрым, как медный двигатель, но весил в пять раз легче.
Где можно использовать
Эксперты отмечают, что внедрение таких легких двигателей может значительно повысить энергоэффективность различных устройств и транспортных средств. Это особенно важно для электромобилей, где каждый килограмм веса влияет на дальность поездки и общую эффективность.
Исследователи продолжают работу над усовершенствованием технологии, стремясь сделать ее более доступной для промышленного производства. Успешная коммерциализация разработки приведет к модернизации двигателестроения и откроет новые возможности для развития экологически чистых технологий.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.