Investigadores surcoreanos desarrollan un motor eléctrico sin cobre
No en vano el cobre se utiliza de serie en todo tipo de cables: sus ventajas, como su alta conductividad eléctrica, son bien conocidas desde hace siglos. Por eso también figura en los electroimanes utilizados en los motores eléctricos. Pero también hay algunas desventajas innegables en el uso del cobre. Es pesado, comparativamente caro, y su extracción se considera a veces insostenible. Además, el cobre se calienta cuando fluye la electricidad, lo que provoca pérdidas de calor y una gran necesidad de refrigeración.
Para los investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), son razones más que suficientes para buscar un sustituto del cobre. Han desarrollado una bobina para motores eléctricos (aunque todavía no es un motor eléctrico plenamente operativo) que funciona completamente sin metal y, por tanto, sin cobre. En su lugar, se utilizan nanotubos de carbono (CNT) como material conductor.
Este enfoque no es nada nuevo; hace tiempo que los CNT se consideran prometedores en diversas aplicaciones (incluidos los supercondensadores). Además, tienen una buena conductividad eléctrica, son bastante más ligeros que el cobre, muy estables y disipan bien el calor. En la práctica, sin embargo, a menudo ha habido problemas con el hecho de que pequeñas partículas metálicas pueden depositarse en la superficie como resultado de los residuos de los materiales catalizadores utilizados en el proceso de fabricación. Esta contaminación acaba perjudicando la conductividad, y por tanto el rendimiento, de los nanotubos.
La solución que han ideado los investigadores del KIST es un novedoso proceso de limpieza que utiliza cristales líquidos para eliminar las partículas metálicas de la superficie de los nanotubos sin dañarlos. El nuevo proceso de limpieza de los CNT utiliza el principio de alineación de los cristales líquidos, concretamente "el cuarto estado de la materia", un estado intermedio entre el líquido y el sólido. En un comunicado, los investigadores del KIST afirman: "El proceso resuelve de forma natural la fuerte agregación durante la alineación de los CNT, eliminando eficazmente las partículas metálicas que permanecen en la superficie. Y lo que es más importante, es capaz de eliminar selectivamente las impurezas sin dañar la nanoestructura de los CNT". Añaden que esto distingue al nuevo proceso de los actuales procesos de limpieza basados en fases líquidas y gaseosas.
El resultado es que se pudo aumentar considerablemente la conductividad eléctrica de la bobina de prueba, lo que, según los investigadores, debería permitir llevarla a un nivel que "pueda utilizarse para motores eléctricos reales".
Aunque todavía no se ha desarrollado y probado ningún motor eléctrico totalmente funcional a partir de bobinas de CNT, los investigadores surcoreanos han demostrado al menos la capacidad funcional de su desarrollo. El equipo realizó experimentos colocando la bobina de CNT en un motor y comprobó que las revoluciones por minuto (rpm) del motor podían controlarse de forma estable en función de la tensión de entrada. Sin embargo, en las pruebas sólo se utilizó un motor muy pequeño, muy alejado de las necesidades de potencia de los vehículos eléctricos.
El Dr. Dae-Yoon Kim, del KIST, declaró: "Al desarrollar un nuevo concepto de tecnología de alta calidad de CNT que nunca antes había existido, pudimos maximizar el rendimiento eléctrico de las bobinas de CNT para accionar motores eléctricos sin metal. Basándonos en la innovación de los materiales de CNT, tomaremos la delantera en la localización de materiales como los materiales conductores para baterías, las películas para semiconductores y los cables para robots."
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