Atualizado 13 de junho de 2025 por Sergio A. Loiola
Engenheiros coreanos conseguiram construir as bobinas de um motor elétrico sem usar nenhum metal, com uma redução drástica em seu peso.
Embora o protótipo de demonstração seja pequeno, de baixa potência, essa inovação aponta para a possibilidade de reduzir o peso dos motores elétricos, o que é crucial para aumentar a autonomia dos veículos elétricos, por exemplo.
A Pesquisa foi publicada na Revista Advanced Composites and Hybrid Materials
Sejam carros, drones ou mesmo naves espaciais, a redução de peso é um desafio técnico eternamente perseguido porque reduzir o peso de um veículo não só reduz o consumo de energia, como também aumenta a eficiência da bateria e o alcance do veículo.
Alem disso, o uso de metais exige mineração, beneficiamento dos minerais, gasto de energia, com alto custo.
[Imagem: KIST]
Até agora, metais como o cobre têm sido usados como material principal para fazer as bobinas dos motores devido à sua alta condutividade elétrica.
Mas o cobre é pesado, o que tem levado a esforços como o uso de ligas de cobre com alumínio para tornar os motores mais leves.
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Motor feito com nanotubos de carbono
Ki-Hyun Ryu e colegas do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) conseguiram agora construir todas as bobinas de um motor elétrico usando apenas nanotubos de carbono, sem quaisquer metais, tornando o motor muito mais leve.
Enquanto a densidade do cobre é de 8,9 gramas por centímetro cúbico (g/cm3), os nanotubos de carbono alcançam uma condutividade elétrica comparável com apenas 1,7 g/cm3, o que significa um potencial de redução do peso do motor em mais de 80%.
Os nanotubos de carbono são nanomateriais unidimensionais em forma de tubo, formados por uma ou mais camadas de átomos de carbono dispostos em uma estrutura hexagonal, tipo colmeia.
Eles são muito leves, além de marcarem pontuações incomparáveis em condutividade elétrica, resistência mecânica e condutividade térmica.
São todas propriedades muito chamativas, mas os nanotubos de carbono enfrentam uma série de barreiras para aplicações industriais no mundo real. Um dos obstáculos técnicos está no resíduo de metais catalisadores usados durante o processo de sua fabricação.
Esses contaminantes permanecem como partículas metálicas na superfície dos nanotubos de carbono, degradando suas propriedades elétricas.
Se eles forem usados em motores, por exemplo, essas impurezas degradam o desempenho do motor, dificultando sua utilização em componentes de alto desempenho.
Ryu e seus colegas desenvolveram então um novo processo de purificação dos nanotubos de carbono que utiliza o princípio de alinhamento dos cristais líquidos.
O processo resolve naturalmente a forte agregação durante o alinhamento dos nanotubos, removendo as partículas metálicas que permanecem em sua superfície. O nível de contaminação por metais caiu dos 12,7% iniciais para menos de 0,8%.
Mais importante ainda, a técnica remove seletivamente impurezas sem danificar a nanoestrutura dos nanotubos, tornando-a distintamente diferente dos métodos de purificação existentes baseados em fases líquida e gasosa.
Os nanotubos assim purificados apresentaram uma melhoria significativa na condutividade elétrica, atingindo um nível que os torna aplicáveis a motores elétricos reais.
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Controle, ampliação e produção em escala
A equipe realizou experimentos aplicando a bobina feita de nanotubos de carbono a um pequeno motor de um carrinho de brinquedo.
Os fios de nanotubos de carbono para equipar o motor somaram 78,75 miligramas, bem abaixo dos 379,08 miligramas dos fios de cobre no motor original do brinquedo.
As rotações por minuto (RPM) do motor puderam ser controladas de forma estável de acordo com a tensão de entrada, demonstrando que a operação básica de um motor, que converte energia elétrica em força rotacional mecânica, pode ser realizada sem metal.
O próximo passo será usar os nanotubos para fabricar motores maiores.
“Ao desenvolver um novo conceito de tecnologia de alta qualidade em nanotubos de carbono, nunca antes visto, conseguimos maximizar o desempenho elétrico das bobinas de nanotubos para acionar motores elétricos sem a necessidade de metal,” disse o professor Dae-Yoon Kim.
“Com base na inovação dos materiais de nanotubos, assumiremos a liderança na localização de materiais como materiais condutores para baterias, películas para semicondutores e cabos para robôs.”
Política de Uso
É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
NOVO MOTOR ELÉTRICO SEM METAL REDUZ PESO, MATERIAL E ENERGIA
Bibliografia
Revista: Advanced Composites and Hybrid Materials
Artigo: Core-sheath composite electric cables with highly conductive self-assembled carbon nanotube wires and flexible macroscale insulating polymers for lightweight, metal free motors
Autores: Ki-Hyun Ryu, Dongju Lee, Min Ji Kim, Ji Hong Park, Seok-In Lim, Seo Gyun Kim, Jun Yeon Hwang, Bon-Cheol Ku, Nam Dong Kim, Seung Min Kim, Dae-Yoon Kim
DOI: 10.1007/s42114-025-01302-4
Inovação Tecnlogica
