EO

Oak Ridge ontwikkelt 'koperdoper'

06 oktober 2020 om 14:23 uur

ORNL-wetenschappers gebruikten nieuwe technieken om lange stukken van een composiet koper-koolstof nanobuisjesmateriaal te maken met verbeterde eigenschappen voor gebruik in tractiemotoren van elektrische voertuigen. Foto: Andy Sproles, ORNL

Wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory (VS) hebben een composiet gemaakt dat de elektrische stroomcapaciteit van koperdraden vergroot, waardoor een nieuw materiaal ontstaat dat kan worden opgeschaald voor gebruik in ultra-efficiënte, krachtige tractiemotoren voor elektrische voertuigen.


Het composiet bereikt een 14% grotere stroomcapaciteit, met tot 20% verbeterde mechanische eigenschappen in vergelijking met puur koper, zoals wordt beschreven in ACS Applied Nano Materials.

 

 Het materiaal kan worden gebruikt in elk onderdeel van elektrische voertuigen die koper gebruiken, inclusief kleinere connectoren voor omvormers, maar ook voor toepassingen zoals draadloze en bedrade oplaadsystemen.

 

Om een ​​lichter geleidend materiaal te produceren met verbeterde prestaties, hebben de onderzoekers koolstofnanobuisjes uitgelijnd op platte koperen substraten, wat resulteerde in een metaal-matrix composietmateriaal met betere stroomafhandelingscapaciteit en mechanische eigenschappen dan alleen koper.

 

Het opnemen van koolstofnanobuisjes (CNT's) in een kopermatrix om de geleidbaarheid en mechanische prestaties te verbeteren, is geen nieuw idee. CNT's zijn een uitstekende keuze vanwege hun lichtere gewicht, buitengewone sterkte en geleidende eigenschappen. Maar eerdere pogingen tot composieten resulteerden in zeer korte materiaalengtes, slechts micrometers of millimeters, samen met beperkte schaalbaarheid, of in langere lengtes die slecht presteerden.

 

Het ORNL-team besloot te experimenteren met het deponeren van enkelwandige CNT's met behulp van elektrospinning, een commercieel haalbare methode die vezels creëert terwijl een vloeistofstraal door een elektrisch veld stroomt. "De techniek geeft controle over de structuur en oriëntatie van afgezette materialen", zegt onderzoeker Kai Li. In dit geval stelde het proces de wetenschappers in staat om de CNT's met succes in één algemene richting te oriënteren om een ​​verbeterde elektrische stroom te krijgen.

 

Het team gebruikte vervolgens magnetron sputteren, een vacuümcoatingtechniek, om dunne lagen koperfilm toe te voegen aan de met CNT gecoate kopertapes. De gecoate monsters werden vervolgens uitgegloeid in een vacuümoven om een ​​sterk geleidend Cu-CNT-netwerk te produceren door een dichte, uniforme koperlaag te vormen en diffusie van koper in de CNT-matrix mogelijk te maken.

Dit leidde tot een composiet van koper-koolstof nanobuisjes van 10 centimeter lang en 4 centimeter breed, met uitzonderlijke eigenschappen. De microstructurele eigenschappen van het materiaal werden geanalyseerd met behulp van instrumenten van het Center for Nanophase Materials Sciences van ORNL. Het composiet bereikte een 14% grotere stroomcapaciteit, met tot 20% verbeterde mechanische eigenschappen in vergelijking met puur koper.

 

Hoewel de doorbraak in composiet directe implicaties heeft voor elektromotoren, zou het ook de elektrificatie kunnen verbeteren in andere toepassingen waar efficiëntie, massa en grootte een belangrijke maatstaf zijn, denkt hoofdonderzoeker Toyla Aytug.

 

Gerelateerd nieuws

TU Delft scoort op 'Olympische Spelen voor chipontwerpers'

TU Delft scoort op 'Olympische Spelen voor chipontwerpers'

De 'Olympische Spelen voor chipontwerpers'. Zo noemt de TU Delft de International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), waarvoor het dit jaar vijftien papers en gastsprekers mag leveren.

Fe-Mn-K-katalysator maakt vliegtuigbrandstof uit 'lucht'

Vliegen op uitlaatgas

Onderzoekers hebben een efficiënte manier gevonden om uit de lucht afgevangen koolstof om te zetten in vliegtuigbrandstof. Zo kunnen vliegtuigen dus deels vliegen op hun eigen uitstoot.

Visualisatie voegt transparantie toe aan digitale productontwikkeling

Visualisatie voegt transparantie toe aan digitale productontwikkeling

Productontwikkeling wordt steeds veeleisender. Kwaliteitseisen worden steeds hoger en bovendien moeten ontwerpers rekening houden met criteria als duurzaamheid en energie-efficiëntie. Visualisatiesoftware biedt de…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

9 maart 2021

Webinar: 10 keer klaar voor Industrie 4.0

Productiebedrijven met kleine series worden geholpen om data uit hun machines te halen en slim te...

10 maart 2021

Webinar: 5G and the Future of Business

A peek into the 5G revolution and what this technology brings to our lives.

23 maart 2021, online

Industrial Ethernet

Kennisdagen over de actuele ontwikkelingen op het gebied van industriële communicatie.

Meer agendapunten »