Trong bối cảnh toàn cầu đang hướng tới xu hướng phát triển bền vững và giảm phát thải khí nhà kính, ngành công nghiệp ô tô, hàng không và công nghệ vũ trụ đều đặt mục tiêu quan trọng là giảm trọng lượng phương tiện. Xe điện, máy bay không người lái hay tàu vũ trụ càng nhẹ thì càng tiết kiệm năng lượng, pin hoạt động hiệu quả hơn, từ đó nâng cao quãng đường di chuyển và giảm lượng khí thải.
Một trong những yếu tố then chốt trong quá trình này chính là động cơ điện. Thông thường, phần cuộn dây của động cơ chiếm tỷ trọng lớn về khối lượng, và hầu hết đều sử dụng đồng. Đồng tuy dẫn điện tốt nhưng lại có những nhược điểm như trọng lượng nặng, giá thành biến động và phụ thuộc nhiều vào nguồn cung toàn cầu. Cùng tin thethao247h.com theo dõi trong bài viết sau.
Đột phá từ cuộn dây CNT thay thế kim loại
Tin vui đến từ một nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST), do Tiến sĩ Dae-Yoon Kim dẫn đầu. Nhóm đã phát triển thành công một loại động cơ điện không sử dụng kim loại, thay vào đó là cuộn dây làm từ ống nano carbon (CNT).
Ống nano carbon là vật liệu siêu nhẹ với cấu trúc dạng ống hình tổ ong lục giác, vừa có độ dẫn điện cao, vừa bền về cơ học, đồng thời dẫn nhiệt hiệu quả. Trong thí nghiệm, nhóm đã chứng minh động cơ với cuộn dây CNT có thể vận hành, điều chỉnh số vòng quay mỗi phút (RPM) theo điện áp đầu vào, tương tự như động cơ kim loại truyền thống. Điều này mở ra khả năng thay thế đồng trong động cơ điện, giúp xe điện nhẹ hơn nhiều mà vẫn đảm bảo hiệu suất.
Khắc phục rào cản kỹ thuật của CNT
Tuy CNT có nhiều ưu điểm, nhưng việc ứng dụng vào thực tế còn gặp trở ngại lớn: quá trình sản xuất thường để lại kim loại xúc tác dư thừa bám trên bề mặt CNT, làm giảm hiệu suất điện. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học của KIST đã sáng tạo ra quy trình tinh chế mới dựa trên đặc tính định hướng của tinh thể lỏng. Phương pháp này loại bỏ được hạt kim loại dư thừa mà không làm hỏng cấu trúc nano, nhờ đó CNT đạt độ tinh khiết và dẫn điện tốt hơn.
Khi chế tạo cuộn dây từ CNT đã tinh chế, kết quả thử nghiệm cho thấy động cơ chạy ổn định ở nhiều mức điện áp, có khả năng kiểm soát vòng tua máy chính xác. Nếu áp dụng rộng rãi, công nghệ này sẽ giúp giảm trọng lượng tổng thể của xe điện, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung đồng vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro.
Triển vọng ứng dụng trong thực tế
Sự ra đời của động cơ điện sử dụng cuộn dây CNT không chỉ mang tính cách mạng cho ngành ô tô điện (EV) mà còn có thể mở rộng sang lĩnh vực máy bay không người lái (drone), tàu vũ trụ và thậm chí là thiết bị điện tử công suất cao. Nhờ trọng lượng nhẹ, hiệu suất cao và bền vững, công nghệ này hứa hẹn sẽ góp phần quan trọng trong cuộc đua giảm phát thải và phát triển các phương tiện thân thiện với môi trường.
Trong tương lai, khi kết hợp cùng những tiến bộ khác như xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời hay hệ thống pin thế hệ mới, CNT có thể trở thành nền tảng cho thế hệ động cơ điện hoàn toàn mới. Đây là bước tiến quan trọng giúp ngành công nghiệp ô tô xanh phát triển mạnh mẽ, mang đến trải nghiệm tối ưu cho người dùng và góp phần bảo vệ hành tinh.