با یک ترفند نانویی، موتور‌های الکتریکی در دما‌های بالا نیز می‌توانند کار کنند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام دریافتند که گرافن می‌تواند خاصیت مهمی از فلزات به نام ضریب مقاومت دمایی را بهبود دهد.

آن‌ها نشان دادند که ترکیب کردن گرافن با نسبت مناسبی با مس می‌تواند منجر به بهبود سیم‌های برقی برای توزیع کارآمدتر برق در خانه‌ها و همچنین موتور‌های الکتریکی کمک کند. این تیم درخواست ثبت اختراع برای این کار را داده است، که توسط دفتر مواد پیشرفته و دفتر فناوری وزارت انرژی آمریکا (DOE) پشتیبانی شده است.

ضریب مقاومت دمایی خاصیتی است که توضیح می‌دهد که چرا سیم‌های فلزی هنگام عبور جریان الکتریکی از آن‌ها داغ می‌شوند. محققان می‌خواهند ضمن افزایش توانایی فلز در انتقال برق، این مقاومت را کاهش دهند. چندین سال است که آن‌ها می‌پرسند که آیا با افزودن مواد دیگر، می‌توان هدایت فلز را به خصوص در دما‌های بالا افزایش داد. اگر چنین است، آیا این کامپوزیت‌ها می‌توانند در مقیاس تجاری قابل دوام باشند؟

اکنون آن‌ها نشان داده‌اند که می‌توانند با استفاده از پلتفرمی پیشرفته به نام ShAPE، این کار را انجام دهند. هنگامی که این تیم تحقیقاتی ۱۸ قسمت در میلیون گرافن را به مس اضافه کردند، ضریب مقاومت دمایی بدون کاهش هدایت الکتریکی در دمای اتاق ۱۱ درصد کاهش یافت. این امر برای تولید موتور‌های الکتریکی مناسب است، جایی که افزایش ۱۱ درصدی در هدایت الکتریکی سیم پیچ مسی به افزایش ۱ درصدی در راندمان حرکتی تبدیل می‌شود.

کرتی کاپاگانتولا می‌گوید: «این کشف خلاف آنچه که معمولاً در مورد رفتار فلزات به عنوان هادی شناخته می‌شود، است. به‌طور معمول، افزودن مواد افزودنی به یک فلز، ضریب مقاومت دمایی را افزایش می‌دهد، به این معنی که آن‌ها در همان سطوح فعلی در مقایسه با فلزات خالص سریع‌تر گرم می‌شوند.»

پیش از این، این تیم مطالعات محاسباتی ساختاری و فیزیک مفصلی را برای توضیح پدیده تقویت هدایت الکتریکی فلزات با استفاده از گرافن انجام داده است. نتایج این پروژه نشان داده استفاده از گرافن می‌تواند ضریب مقاومت دمایی را بهبود دهد.

موتور‌ها به گونه‌ای طراحی شده اند که در یک محدوده دمای مشخصی کار کنند، زیرا وقتی خیلی گرم می‌شوند، هدایت الکتریکی به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. با استفاده از این کامپوزیت جدید مس-گرافن، موتور‌ها به طور بالقوه می‌توانند در دما‌های بالاتر بدون از دست دادن هدایت کارکنند.