Tin Khoa học Công nghệ quốc tế

VẬT LIỆU COMPOSITE MỚI LÀM THAY ĐỔI VIỆC THEO ĐUỔI ĐỘNG CƠ XE ĐIỆN SIÊU HIỆU QUẢ

07/12/2020 | 0
Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge đã sử dụng các kỹ thuật mới để tạo ra một loại hỗn hợp làm tăng khả năng dẫn điện của dây đồng, cung cấp một loại vật liệu mới có thể mở rộng quy mô để sử dụng trong các động cơ kéo xe điện siêu hiệu quả.

Nghiên cứu nhằm mục đích giảm các rào cản đối với việc sử dụng xe điện quy mô lớn, bao gồm cắt giảm chi phí sở hữu và cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của các bộ phận như động cơ điện và thiết bị điện tử. Vật liệu có thể được triển khai trong bất kỳ thành phần nào sử dụng đồng cũng như cho các ứng dụng như hệ thống sạc không dây và có dây.

Để sản xuất vật liệu dẫn điện có trọng lượng nhẹ hơn với hiệu suất được cải thiện, các nhà nghiên cứu của ORNL đã đặt và sắp xếp các ống nano các bon trên đế đồng phẳng, tạo ra vật liệu composite ma trận kim loại có khả năng xử lý tốt hơn và có đặc tính cơ học tốt hơn.

Kết hợp các ống nano các bon, hoặc CNT, vào một ma trận đồng để cải thiện độ dẫn điện và hiệu suất cơ học không phải là một ý tưởng mới. CNTs là một sự lựa chọn tuyệt vời do trọng lượng nhẹ hơn, sức mạnh lớn và đặc tính dẫn điện. Nhóm ORNL đã quyết định thử nghiệm lắng đọng các CNT đơn vách bằng cách sử dụng kỹ thuật quay điện, một phương pháp khả thi về mặt thương mại tạo ra các sợi như một tia tốc độ chất lỏng thông qua điện trường. Kai Li, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng Khoa học Hóa học của ORNL, giải thích rằng kỹ thuật này cung cấp khả năng kiểm soát cấu trúc và hướng của các vật liệu lắng đọng. Trong trường hợp này, quy trình cho phép các nhà khoa học định hướng thành công các CNT theo một hướng chung để tạo điều kiện tăng cường dòng điện.

Sử dụng phương pháp này, các nhà khoa học ORNL đã tạo ra một hợp chất ống nano các bon-đồng dài 10 cm và rộng 4 cm, với các đặc tính đặc biệt. Các đặc tính cấu trúc vi mô của vật liệu được phân tích bằng các dụng cụ tại Trung tâm Khoa học Vật liệu Nanophase tại ORNL, một cơ sở sử dụng của Văn phòng Khoa học Năng lượng Hoa Kỳ. Các nhà nghiên cứu nhận thấy composite đạt công suất dòng điện lớn hơn 14%, với các đặc tính cơ học được cải thiện lên đến 20% so với đồng nguyên chất.

Tolga Aytug, trưởng nhóm điều tra dự án, cho biết “bằng cách đưa tất cả các đặc tính tuyệt vời của ống nano các bon vào một ma trận đồng, chúng tôi đang hướng tới độ bền cơ học tốt hơn, trọng lượng nhẹ hơn và công suất dòng điện cao hơn. Sau đó, bạn có được một dây dẫn tốt hơn với ít tổn thất điện năng hơn, do đó làm tăng hiệu suất và hiệu suất của thiết bị. Chẳng hạn, hiệu suất được cải thiện có nghĩa là chúng tôi có thể giảm âm lượng và tăng mật độ công suất trong các hệ thống động cơ tiên tiến”.

Nhóm ORNL cũng đang khám phá việc sử dụng CNTs thành đôi và các kỹ thuật lắng đọng khác như lớp phủ phun siêu âm kết hợp với hệ thống cuộn để tạo ra các mẫu có chiều dài khoảng 1 mét.

Burak Ozpineci, người quản lý Chương trình Công nghệ Truyền động Điện ORNL và lãnh đạo của Power Electronics and Electric Machinery, cho biết: “Động cơ điện về cơ bản là sự kết hợp của kim loại - thép dát mỏng và cuộn dây đồng. Để đáp ứng các mục tiêu về xe điện năm 2025, chúng tôi cần tăng mật độ công suất của ổ điện và giảm khối lượng động cơ xuống 8 lần và điều đó có nghĩa là cải thiện tính chất vật liệu”.

NTHIEN.HTQT

Nguồn dịch và biên tập: https://scitechdaily.com/new-composite-material-revs-up-pursuit-of-ultra-efficient-electric-vehicle-motors/