Koreli araştırmacılar, beş kat daha hafif bir motor inşa etmek için karbon nanotüpler kullandılar. Yeni bir çalışma, araştırmacıların bir asırdır standart olan ağır bakır yerine saf karbon nanotüplerden örülmüş bobinler kullanarak bir motoru nasıl başarıyla inşa edip çalıştırdıklarını ayrıntılarıyla anlatıyor. Peki motorlarımızdaki bakır bobinleri gerçekten değiştirebilir miyiz?
Eğer şeyleri daha hafif hale getirebilirseniz, onları hareket ettirmek için çok fazla güce ihtiyacınız olmaz. Birkaç kilogramdan kurtulmak, daha az enerji tüketen, daha uzun menzile sahip ve sonuç olarak daha düşük karbon ayak izine sahip daha hafif araçlar anlamına gelir. Bu bir erdemli döngüdür. Ancak, bizi geride tutan ağır bir sorun var: ağır ve tıknaz motorlar. Bu ağırlığın çoğu, genellikle bakırdan yapılmış sıkıca sarılmış metal bobinlerden geliyor. Bir asırdır bakır, iletkenliğin tartışmasız kralı, elektronları gitmeleri gereken yere itmek için başvurulan malzeme olmuştur. Ancak giyilmesi zor bir taçtır. Bakır yoğundur, fiyatı değişkendir ve madenciliği önemli bir çevresel maliyet taşır.
Karbon nanotüpler hafif motor tasarımlarına öncülük ediyor
Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (KIST) Dr. Dae-Yoon Kim ve ekibi daha iyisini yapabileceğimizi düşünüyor. Böyle bir şey ilk kez denenmiyor. Bilim insanları yıllardır bir alternatifin, hem tüy kadar hafif hem de elektrik enerjisi üreten bir malzemenin hayalini kuruyor. Hayalindeki malzemenin artık bir adı var: karbon nanotüpler. Ve Güney Kore’deki ekip onları fantezi dünyasından işleyen bir gerçekliğe taşıdı.
Ağır bakır bobinlerin tamamen saf karbon nanotüplerden eğrilmiş ipliklerle değiştirildiği bir elektrik motoru inşa ettiler. Ve işe yarıyor. Bir güç kaynağına bağladıklarında, motor vızıldayarak hayata döndü, dönüş hızı voltajla birlikte sürekli olarak arttı. Bu, bir motorun temel ilkesinin, elektrik enerjisini mekanik güce dönüştürme yani bobinlerinde tek bir metal atomu olmadan gerçekleştirilebileceğinin başarılı bir gösterisiydi.
Ekip, “liyotropik sıvı kristal destekli yüzey dokulandırma” veya LAST adını verdikleri yeni bir süreç geliştirdi. Bu süreç, bir grup ham, saf olmayan karbon nanotüpünü klorosülfonik asit adı verilen bir şeyde eriterek başlıyor. Bu süper asit, her bir nanotüpün yüzeyini kaplayarak birbirlerini itmelerine ve bir araya gelmelerini engellemelerine neden oluyor. Bu, nanotüpleri mükemmel bir şekilde dağılmış, hizalanmış bir duruma, yani sıvı kristal fazına zorluyor. Her bir tüp ayrılıyor ve tüm yüzeyi açığa çıkıyor.
Saflaştırılmış CNT’leri güçlü bir mikroskop altında incelediklerinde, bir zamanlar benekli olan yüzeyler artık tertemizdi. Malzemenin elektriksel iletkenliği %133 oranında fırladı. Sonunda karbon nanotüplerin gerçek potansiyelini açığa çıkardılar.
