Los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge crearon un compuesto que aumenta la capacidad de corriente eléctrica de los cables de cobre y puede ser desplegado en cualquier componente que utilice cobre, incluyendo barras de bus más eficientes y conectores más pequeños para inversores de tracción de vehículos eléctricos, así como para aplicaciones como sistemas de carga inalámbricos y con cable.
En un comunicado de prensa, los investigadores dijeron que su proyecto tiene como objetivo reducir las barreras para una mayor adopción de los vehículos eléctricos, incluyendo la reducción del costo de propiedad y la mejora del rendimiento y la vida útil de componentes como los motores eléctricos y la electrónica de potencia.
Para producir el material conductor de menor peso, los expertos depositaron y alinearon nanotubos de carbono en sustratos planos de cobre, lo que dio como resultado un material compuesto de matriz metálica con mejor capacidad de manejo de corriente y propiedades mecánicas que el cobre solo.
La incorporación de nanotubos de carbono, o CNT, en una matriz de cobre para mejorar la conductividad y el rendimiento mecánico no es una idea nueva. Sin embargo, los intentos anteriores de otros investigadores de crear compuestos han dado lugar a longitudes de material muy cortas, de sólo micrómetros o milímetros, junto con una escalabilidad limitada, o a longitudes más largas con un rendimiento deficiente.
Por ello, el equipo dirigido por Tolga Aytug decidió experimentar con el depósito de CNT de pared simple mediante el electrospinning, un método comercialmente viable que crea fibras como un chorro de líquido que se acelera a través de un campo eléctrico. La técnica proporciona control sobre la estructura y la orientación de los materiales depositados y el proceso les permitió orientar con éxito las CNT en una dirección general para facilitar el flujo mejorado de la electricidad.
El grupo utilizó entonces la pulverización de magnetrón, una técnica de recubrimiento al vacío, para añadir finas capas de película de cobre sobre las cintas de cobre recubiertas de CNT. Las muestras recubiertas fueron luego recocidas en un horno de vacío para producir una red de Cu-CNT altamente conductiva formando una capa de cobre densa y uniforme y para permitir la difusión del cobre en la matriz de CNT.
Con este método, crearon un compuesto de nanotubos de cobre-carbono de 10 centímetros de largo y 4 centímetros de ancho, con propiedades excepcionales como una capacidad de corriente un 14% mayor, con hasta un 20% de mejora de las propiedades mecánicas en comparación con el cobre puro.
“Al incrustar todas las grandes propiedades de los nanotubos de carbono en una matriz de cobre, pretendemos conseguir una mayor resistencia mecánica, un peso más ligero y una mayor capacidad de corriente. Así se obtiene un mejor conductor con menos pérdida de potencia, lo que a su vez aumenta la eficiencia y el rendimiento del dispositivo”, dijo Aytug en el resumen de prensa. “Un mejor rendimiento, por ejemplo, significa que podemos reducir el volumen y aumentar la densidad de potencia en sistemas de motor avanzados”.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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