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

Yale: 'Totale CO2-uitstoot E-voertuigen verbleekt bij die van fossiele voertuigen'

Yale: 'Totale CO2-uitstoot E-voertuigen verbleekt bij die van fossiele voertuigen'

Hoe groen is de elektrische auto-industrie eigenlijk, als je ook kijkt naar indirecte emissies in de toeleveringsketens van de voertuigcomponenten en opwekking van de elektriciteit? 'Groen', stelt Yale na een…

Stabiele stroomvoorziening door netvormende omvormers

Stabiele stroomvoorziening door netvormende omvormers

Grote elektriciteitscentrales met hun synchrone generatoren zorgen voor stabiliteit in het elektriciteitsnet, maar worden in de loop van de energietransitie stilaan uitgeschakeld. Om dit probleem tegen te gaan, werken…

Additive Manufacturing learning community in Brainport Eindhoven

Brainport start met lessen in Additive Manufacturing

Additive Manufacturing (AM) wint steeds meer terrein binnen de industrie en de markt voor deze technieken groeit snel. Zo wordt er voorspeld dat tegen 2025 de wereldwijde markt voor AM verdrievoudigt ten opzichte van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

27 januari 2022

Webinar Kernfusie

Wat kunnen we wanneer verwachten van kernfusie, en wat zou het betekenen voor de energietransitie?

27 januari 2022, Amsterdam en online

The Things Conference

Conferentie over Lorawan

15 februari 2022

Masterclass additive manufacturing voor nieuwe mobiliteitsconcepten

Over de voordelen van additive manufacturing voor de mobiliteitsindustrie en hoe dit kan leiden tot...

Meer agendapunten »