Korea Institute of Science and Technology ersetzt klassische Wicklung durch metallfreie Drähte

Dae-Yoon Kim und sein Team vom Composite Materials Research Institute des Korea Institute of Science and Technology (https://www.kist.re.kr/eng/index.do) (KIST) haben einen leichtgewichtigen Ersatz für Kupferkabel in Elektromotoren entwickelt. Zum Einsatz kommen Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), die sich myriadenfach aneinanderreihen.

Nur 0,3 Millimeter dick

Mithilfe des Verfahrens “Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing” (LAST) haben die Experten Drähtchen hergestellt, deren Kern aus aneinandergereihten CNT besteht, die von einer zehn Mikrometer dicken Kunststoffhülle geschützt wird. Sie sind gerade einmal 0,3 Millimeter dick und so flexibel, dass sie sich als Wicklungen für Elektromotoren eignen. CNT sind nanometergroße Röhrchen, deren Hüllen aus Kohlenstoffatomen bestehen, die bienenwabenförmig angeordnet sind.

Mit der LAST-Technik räumen Kim und sein Team ein bisher ungelöstes Problem aus dem Weg. Statt sich zu endlos langen Drähten zu verbinden, verklumpen die CNT, sodass sie als Ersatz für Kupferkabel ungeeignet sind. Die Forscher nutzen eine Flüssigkeit mit lyotropen Eigenschaften, um die Verklumpung zu verhindern und die CNT fein säuberlich aufzureihen. Gleichzeitig spült sie Verschmutzungen aus, sodass perfekte metallfreie Drähte entstehen, die Strom für Elektromotoren leiten.

Motor bringt nur 3,5 Watt

Würden die beiden E-Motoren, die das Tesla-Modells S antreiben, mit CNT- statt Kupferdrähten ausgestattet, würde deren Gewicht von 68 auf 52,2 Kilogramm sinken. Bezugnehmend auf das gesamte Fahrzeuggewicht, das bei gut zwei Tonnen liegt, ist das zwar nicht viel. Doch bei Drohnen würde eine solche Gewichtseinsparung die Einsatzzeit deutlich verlängern. Der KIST-Motor hat vorerst eine Leistung von 3,5 Watt, ist also selbst für den Antrieb der meisten Dohnen noch zu schwach.