Inovatívny materiál nahradí medené káble a zníži hmotnosť elektromobilov a dronov

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Materiál je šesťkrát ľahší ako konvenčná meď.

• Elektrická vodivosť dosahuje 24,5 MS/m.

• Vlákna sú päťkrát pevnejšie ako vonkajšie káble.

Výskumníci v Španielsku vyvinuli vlákna z uhlíkových nanotrubíc s elektrickou vodivosťou porovnateľnou s konvenčnými kovmi. Na prelomovej štúdii, ktorú publikoval prestížny vedecký časopis Science, pracoval inštitút IMDEA spoločne s madridskými a zaragozskými univerzitami. Čisté uhlíkové vlákna mali doteraz vodivosť limitovanú len na úrovni od 1 do 3 megasiemens na meter.

Nový postup definitívne prekonáva tento fyzikálny limit pomocou dotovania v plynnej fáze. Vedci použili dvojstenné uhlíkové nanotrubice s veľmi vysokým stupňom orientácie. Tieto štruktúry vystavili atmosfére chlóru na dvadsaťštyri hodín, vďaka čomu anióny prenikli do voľných kanálov bez akéhokoľvek poškodenia uhlíkovej mriežky.

Merania pomocou röntgenového rozptylu jasne potvrdili prítomnosť dvoch samostatných vnorených mriežkových štruktúr. Ióny pri procese nevstúpili do vnútra trubíc, ale strategicky sa usadili v priestoroch medzi nimi. Nedochádza tak k exfoliácii zväzkov ani k strate prirodzenej fyzikálnej pružnosti materiálu.

Výsledný produkt dosahuje elektrickú vodivosť až 24,5 megasiemens na meter. Vlákna sú pritom šesťkrát ľahšie ako meď, takže ich celková špecifická vodivosť k hmotnosti dokonca prekonáva meď aj hliník. Pri rovnakej hmotnosti je materiál prekvapivo až päťkrát pevnejší ako bežné káble elektrického vedenia.

Chemický dopant odoberá z vrstvy nanotrubice elektróny, čím výrazne uľahčuje prenos náboja. Pri jednoduchej ochrane pred vzdušnou vlhkosťou pomocou polymérového obalu si potiahnuté vlákna dlhodobo zachovávajú 80 percent svojej vodivosti. Novinka nájde uplatnenie najmä v letectve a kozmonautike, kde umožní znížiť hmotnosť elektrických vozidiel a dronov.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Ľahké a pevné káble znížia hmotnosť elektrických vozidiel a zlacnia konštrukciu elektrických sietí.

Zdroj: materials.imdea.org foto: ChatGPT