Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST) araştırmacıları, elektrikli motorlarda kullanılan bakır bobinlerin yerini alabilecek ultra hafif ve iletken karbon nanotüp (CNT) kablolar üretmeyi başardı. Yeni geliştirilen bu teknoloji, elektrikli araçlardan hava taksilerine kadar birçok alanda yük tasarrufu ve verimlilik artışı vaat ediyor. Bakır bobinsiz elektrik motoru
KIST’in geliştirdiği kablolar LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) ismi verilen özel bir üretim süreciyle oluşturuluyor. Bu süreçte, sıvı kristaller kullanılarak karbon nanotüpler hizalanıyor, metal kalıntıları temizleniyor ve CNT’lerin tek boyutlu yapısı korunuyor. Sonuç ise: Yüksek iletkenliğe sahip, muhteşem hafif, esnek ve yalnızca 0.3 mm kalınlığında karbon nanotüp kablolar.
Araştırmacılar, bu yeni kablolarla çalışan küçük bir elektrik motoru üretmeyi başardı. Model bir aracı çalıştıracak güçteki bu motor, büsbütün metal bobinlerden arındırılmıştı.
Potansiyeli büyük
Geleneksel elektrik motorlarının tartısının büyük kısmı bakır bobinlerden kaynaklanıyor. Örneğin çift motorlu bir Tesla Model S’in motor tartısı yaklaşık 68 kilogram ve bunun yüzde 25’i yalnızca bakır. KIST’in CNT bazlı kabloları bu tartısı 52 kilograma kadar düşürebilir. Bu sayede daha hafif motorlar, daha az dönme direnci, daha güzel gaz reaksiyonu, daha verimli tork dağılımı ve daha düşük soğutma ihtiyacı sağlanabilir.
Daha da savlı bir senaryo ise hava taksileri. Örneğin, altı motorlu Joby Aviation’ın eVTOL aracı yaklaşık 100-130 kilogram civarında yalnızca kablolama ve bobin tartısı taşıyor olabilir. Şayet bu sistemlerde CNT kablolar kullanılabilirse, araçtan 200 kilograma yakın bir tartı düşüşü sağlanabilir. Bu da daha uzun menzil, daha düşük güç tüketimi ve daha küçük batarya muhtaçlığı manasına geliyor.
Performans ve maliyet sınavı
Ancak bu teknolojinin yaygınlaşması için aşılması gereken önemli maniler var. CNT kablolar, ham elektrik iletkenliği bakımından bakırın hâlâ epeyce gerisinde. KIST’in motor prototipi 3.420 RPM’ye ulaşabilirken, bakırla çalışan muadili 18.120 RPM’yi görebiliyor. Ayrıyeten, karbon nanotüp kabloların üretimi kilogram başına 375 ila 500 dolar ortasında değişen yüksek maliyetlere sahip. Bu da bakırın yaklaşık 10 dolarlık fiyatına kıyasla önemli bir fark yaratıyor.
