Günümüzde ister arabalarda ister hava araçlarında ya da uzay teknolojilerinde olsun, hafiflik artık bir mühendislik tercihi değil, mecburilik haline geldi. Daha hafif yapılar, daha düşük güç tüketimi ve daha uzun menzil manasına geliyor. Bilhassa elektrikli araçlarda bu dengeyi kurmak kritik kıymete sahip.
Motorların tartısını azaltmak, bataryaların daha verimli kullanılmasını sağlıyor ve genel performansı direkt etkiliyor. Bu noktada motor içindeki en ağır kesimlerden biri olan bobinler dikkat çekiyor. Klasik olarak bakır kullanılan bu modüllerde, hem gerecin yoğunluğu hem de tedarik meseleleri kıymetli dezavantajlar oluşturuyor.
İşte tam da bu sıkıntıya yenilikçi bir tahlil Güney Kore’den geldi. Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST) Kompozit Materyaller Araştırma Merkezi’nden Dr. Dae-Yoon Kim’in liderliğindeki bir takım, büsbütün 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 nazaran dönüş suratını muvaffakiyetle denetim edebildiği görüldü. Bu da motorun temel fonksiyonunu yerine getirdiğini ve karbon bazlı iletkenlerle çalışabileceğini kanıtlamış oldu. Elektrik gücünün 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 formunda ve nano ölçekli gereçler. Son derece hafif olmalarının yanında, elektriksel iletkenlikleri, mekanik dayanımları ve ısıl iletkenlikleri hayli yüksektir. Lakin bu gereçlerin endüstriyel uygulamalarda yaygınlaşmasının önünde kimi pürüzler vardı. En büyük meselelerden biri, üretim sırasında kullanılan katalizör metallerin geride bıraktığı kalıntılar nedeniyle iletkenlik performansının düşmesiydi.
Yeni bir saflaştırma yöntemi
KIST grubu, bu sorunu çözebilmek için yeni bir saflaştırma metodu geliştirdi. Sıvı kristallerin yönelim özelliğinden yararlanan bu sistemle, nanotüpler hizalanıyor, kümelenmeleri parçalanıyor ve yüzeydeki metal kalıntıları temizleniyor. Sıvı ve katı ortasındaki bir unsur hali olan sıvı kristaller, bu süreçte CNT yapısına ziyan vermeden çalışabiliyor. Böylelikle, elde edilen materyaller yüksek iletkenlik özelliklerini koruyarak motor üzere uygulamalarda kullanılabilecek hale geliyor.
Araştırma grubu, saflaştırılmış CNT’lerden elde ettikleri bobinleri direkt motorlarda test etti ve farklı voltaj düzeylerinde kararlı performans elde etmeyi başardı. Şayet bu yaklaşım endüstriyel ölçekte uygulanabilirse, motorların hem daha hafif hem de daha sürdürülebilir hale gelmesi mümkün olabilir. Ayrıyeten, bakıra olan bağımlılığın azalması, maliyet dalgalanmalarına karşı daha güçlü sistemlerin önünü açabilir.
Dr. Kim, çalışmalarının henüz başlangıç basamağında olduğunu ve sıradaki adımda bu yeni motorların performansının, klasik bakır bobinli motorlarla gerçek şartlar altında karşılaştırılacağını belirtiyor. Ayrıyeten bu teknolojinin yalnızca elektrikli motorlarla sonlu kalmayıp batarya ve yarı iletken üretiminde de değerli bir rol oynayabileceğinin altını çiziyor.
