Günümüzde ister otomobillerde ister hava araçlarında ya da uzay teknolojilerinde olsun, hafiflik artık bir mühendislik tercihi değil, zorunluluk haline geldi. Daha hafif yapılar, daha düşük enerji tüketimi ve daha uzun menzil anlamına geliyor. Özellikle elektrikli araçlarda bu dengeyi kurmak kritik öneme sahip.
Motorların ağırlığını azaltmak, bataryaların daha verimli kullanılmasını sağlıyor ve genel performansı doğrudan etkiliyor. Bu noktada motor içindeki en ağır parçalardan biri olan bobinler dikkat çekiyor. Geleneksel olarak bakır kullanılan bu parçalarda, hem malzemenin yoğunluğu hem de tedarik sorunları önemli dezavantajlar oluşturuyor.
İşte tam da bu soruna yenilikçi bir çözüm Güney Kore’den geldi. Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST) Kompozit Malzemeler Araştırma Merkezi’nden Dr. Dae-Yoon Kim’in liderliğindeki bir ekip, tamamen karbon nanotüplerden (CNT) üretilmiş bobinlerle çalışan yeni bir elektrik motoru geliştirdi. Üstelik bu motor, hiç metal içermiyor.
Yapılan laboratuvar testlerinde, geliştirilen motorun farklı giriş voltajlarına göre dönüş hızını başarıyla kontrol edebildiği görüldü. Bu da motorun temel işlevini yerine getirdiğini ve karbon bazlı iletkenlerle çalışabileceğini kanıtlamış oldu. Elektrik enerjisinin dönme kuvvetine dönüştürülmesi, bu sayede metal iletkenlere bağlı kalmadan da mümkün hale geldi.
Karbon nanotüpler, yapısal olarak altıgen petek formunda dizilmiş karbon atomlarından oluşan, tüp şeklinde ve nano ölçekli malzemeler. Son derece hafif olmalarının yanında, elektriksel iletkenlikleri, mekanik dayanımları ve ısıl iletkenlikleri oldukça yüksektir. Ancak bu malzemelerin endüstriyel uygulamalarda yaygınlaşmasının önünde bazı engeller vardı. En büyük sorunlardan biri, üretim sırasında kullanılan katalizör metallerin geride bıraktığı kalıntılar nedeniyle iletkenlik performansının düşmesiydi.
Yeni bir saflaştırma yöntemi
KIST ekibi, bu sorunu çözebilmek için yeni bir saflaştırma yöntemi geliştirdi. Sıvı kristallerin yönelim özelliğinden yararlanan bu yöntemle, nanotüpler hizalanıyor, kümelenmeleri parçalanıyor ve yüzeydeki metal kalıntıları temizleniyor. Sıvı ve katı arasındaki bir madde hali olan sıvı kristaller, bu işlemde CNT yapısına zarar vermeden çalışabiliyor. Böylece, elde edilen malzemeler yüksek iletkenlik özelliklerini koruyarak motor gibi uygulamalarda kullanılabilecek hale geliyor.
Araştırma ekibi, saflaştırılmış CNT’lerden elde ettikleri bobinleri doğrudan motorlarda test etti ve farklı voltaj seviyelerinde kararlı performans elde etmeyi başardı. Eğer bu yaklaşım endüstriyel ölçekte uygulanabilirse, motorların hem daha hafif hem de daha sürdürülebilir hale gelmesi mümkün olabilir. Ayrıca, bakıra olan bağımlılığın azalması, maliyet dalgalanmalarına karşı daha dayanıklı sistemlerin önünü açabilir.
Dr. Kim, çalışmalarının henüz başlangıç aşamasında olduğunu ve sıradaki adımda bu yeni motorların performansının, geleneksel bakır bobinli motorlarla gerçek koşullar altında karşılaştırılacağını belirtiyor. Ayrıca bu teknolojinin sadece elektrikli motorlarla sınırlı kalmayıp batarya ve yarı iletken üretiminde de önemli bir rol oynayabileceğinin altını çiziyor.
