​Высокопроводящая медь поможет увеличить эффективность двигателя

-
12:20
79
​Высокопроводящая медь поможет увеличить эффективность двигателя

Исследователи Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) утверждают, что они увеличили проводимость медных проводов примерно на пять процентов. Это может показаться небольшим количеством, но это может иметь большое значение для эффективности двигателя. Более высокая проводимость также означает, что для одного и того же КПД понадобится меньше меди, что могло бы уменьшить вес и объем различных компонентов, питающих EV.

Лаборатория объединилась с GM для тестирования медного провода в компонентах двигателя. В рамках совместного исследовательского проекта, команда говорит, что она подтвердила повышенную проводимость нового медного композита, а также обнаружила, что он обладает более высокой пластичностью — способностью больше растягиваться, прежде чем он разорвется. По другим физическим свойствам он ведет себя так же, как обычная медь, поэтому его можно сваривать и подвергать другим механическим нагрузкам без ухудшения эксплуатационных характеристик. Это означает, что для сборки двигателей не требуется специальных методов производства.

Технология может применяться в любой отрасли промышленности, использующей медь для проведения электричества, включая передачу электроэнергии, электронику, беспроводные зарядные устройства, электродвигатели, генераторы, подводные кабели и аккумуляторы.

Используя новую производственную платформу, разработанную в PNNL, исследователи добавили в медь графен — высокопроводящий, нано-тонкий лист атомов углерода и изготовили проволоку. Повышение проводимости стало возможным благодаря установке, которая объединяет и выдавливает металл и композиционные материалы, в том числе медь.

По словам PNNL, процесс обработки и экструзии с помощью сдвига (ShAPE) может улучшить характеристики материалов. Противоположная, или сдвиговая, сила прилагается путем вращения металла или композита по мере того, как он проталкивается через пресс-форму для создания новой формы. По мнению исследователей PNNL, такой подход создает внутренний нагрев путем деформации металла, что смягчает его и позволяет ему формироваться в проволоку, трубку и пруток.

«ShAPE является первым процессом, который достиг улучшенной проводимости меди в насыпном масштабе, что означает, что он может производить материалы в размере и формате, который промышленность в настоящее время использует, как проволока и пруток», сказал главный исследователь Гленн Грант. «Преимущество добавления графена в медь исследовалось и раньше, но эти усилия в основном были сосредоточены на тонких пленках или слоистых структурах, которые являются чрезвычайно дорогостоящими и трудоемкими в производстве». Процесс ShAPE является первой демонстрацией значительного улучшения проводимости медно-графеновых композитов, сделанных с помощью действительно масштабируемого процесса".

Добавление графена в медь оказалось трудным процессом, так как добавки не смешиваются равномерно, создавая комки и поровые пространства внутри структуры. Ученые PNNL говорят, что процесс ShAPE устраняет поровые пространства, одновременно равномерно распределяя добавки внутри металла, что может быть причиной улучшения электропроводности.

«Равномерное распределение графена по ShAPE является причиной того, что требуется лишь очень небольшое количество присадок — около 6 частей на миллион графеновых хлопьев, чтобы получить значительное улучшение проводимости на 5%», — говорит Кирти Каппагантула (Keerti Kappagantula), специалист по материалам из PNNL. «Другие методы требуют большого количества графена, который очень дорог в изготовлении, и до сих пор не приблизились к высокой проводимости, которую мы продемонстрировали в массовом масштабе».

«Для дальнейшего развития легких двигателей прогресс в области материалов — это новая парадигма», — сказал Даррелл Херлинг (Darrell Herling) из подразделения энергетических процессов и материалов PNNL". 

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...