Koncepcja, o której jest mowa, powinna być uznana za przełomową, ponieważ do tej pory nie urzeczywistniono tak śmiałego pomysłu. Co najważniejsze, nie chodzi wyłącznie o zapisanie się w historii bez praktycznych korzyści, które mogłyby płynąć z wprowadzonych zmian. Wręcz przeciwnie: autorzy publikacji zamieszczonej w Advanced Composites and Hybrid Materials mówią o co najmniej dwóch aspektach mających przełożenie na rzeczywiste zastosowania tej technologii.
Czytaj też: Nowy silnik elektrycznych rowerów. TQ HPR60 zapoczątkuje erę lekkich e-bike?
Pozbawiony metalu silnik z Korei Południowej cechuje się bowiem zwiększonym przewodnictwem aż o 133 procent. Wszystko to przy jednoczesnej redukcji wagi o 80 procent. Dwie pieczenie na jednym ogniu to coś, co zawsze jest mile widziane. Szczególnie, iż dokonane postępy powinny zaowocować możliwością wdrożenia takich urządzeń na potrzeby ziemskiej motoryzacji i pozaziemskich wojaży.
Dokładniej rzecz ujmując, chodzi o produkcję elektrycznych samochodów wyposażonych w pozbawione metalu silniki, a także statki kosmiczne przeznaczone do lotów na Księżyc, Marsa, a nawet bardziej odległe obiekty. Podstawę opisywanej koncepcji stanowią nanorurki węglowe, które południowokoreańscy badacze wdrożyli w miejsce miedzianych cewek. Dzięki temu nie tylko utrzymali dotychczasową przydatność, ale wręcz ją poprawili i dodatkowo zredukowali wagę całej konstrukcji.
Pierwszy na świecie silnik pozbawiony metalu do dzieło naukowców z południowokoreańskiego KIST. Cechuje się obniżoną o ponad 80 procent wagą
A im mniejsza masa całego pojazdu, tym niższe zużycie energii i wyższy zasięg. Nanorurki wykorzystane przez członków zespołu badawczego zawierają atomy węgla ułożone w sześciokątną strukturę przywodzącą na myśl plaster miodu. Taka konstrukcja może być wyraźnie lżejsza od złożonych z konwencjonalnie stosowanych metali, jednocześnie zapewniając wyższą niż wcześniej przewodność elektryczną i zachowując wytrzymałość mechaniczną oraz przewodność cieplną.
Mówiąc krótko: przy niewątpliwych korzyściach trudno mówić o jakichkolwiek stratach. Istotną rolę w zorganizowanych eksperymentach odegrała metoda oczyszczania znana jako LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing). Dzięki niej naukowcy usunęli zanieczyszczenia metalowe i zachowali właściwości elektryczne nanorurek węglowych. Rezygnując z dobrze przewodzącej, ale jednocześnie potęgującej ciężar silnika miedzi, byli w stanie zmniejszyć ostateczną wagę o ponad 80%.
Czytaj też: Test BMW 220 Gran Coupe – oszczędne i z napędem na przód. Czy to ma sens?
O skali zmian najlepiej świadczy fakt, iż gęstość miedzi wynosi 8,9 grama na centymetr sześcienny, podczas gdy nanorurek węglowych – 1,7 grama na centymetr sześcienny. Później do akcji wkroczył kwas chlorosiarkowy, za sprawą którego rurki ustawiły się w pożądaną strukturę. W obecności wody taki roztwór prowadzi do wytwarzania kwasu solnego, który odpowiada za usuwanie zanieczyszczeń. W konsekwencji wskaźnik zanieczyszczenia metalami spadł z 12,7% do 0,8%. Z kolei zmierzona przewodność elektryczna wyniosła 7,7 megasiemensów na metr.
Na koniec przyszedł czas na najważniejszy test. W jego ramach zbudowano miniaturowy silnik zamontowany w niewielkich rozmiarów samochodzie. Takowy przejechał 10 metrów w 25 sekund. Konwencjonalne silniki sprawdziły się w tej materii nieco lepiej, ale waga nanorurek węglowych wyniosła 78,75 miligramów, podczas gdy miedzianych połączeń: 379,08 miligramów.