Výskumníci vytvorili „novú generáciu“ medeného drôtu: Nový materiál sa vymyká nášmu chápaniu vodivosti kovov
Nová štúdia predstavila materiál, ktorý umožní viesť elektrinu do domácností efektívnejšie ako súčasné medené drôty.
Výskumníci z laboratória PNNL v novej štúdii odhaľujú, že bežná zlúčenina uhlíka má pozoruhodné vodivé vlastnosti, ak sa zmieša s presným pomerom medi. Nový objav je tak zvláštnym fenoménom, že ide proti nášmu bežnému chápaniu elektrickej vodivosti kovov.
Nový materiál by podľa autorov štúdie mohol viesť k efektívnejšej distribúcii elektriny do domovov a podnikov, no zároveň by mohli vďaka novým drôtom vedci vyrobiť aj oveľa efektívnejšie motory do elektromobilov alebo priemyselných zariadení.
V rámci výskumu vedci odhalili, že grafén, teda jedna vrstva grafitu, s ktorým sa stretávame napríklad v ceruzkách, môže vylepšiť jednu zásadnú vlastnosť kovov, ktorou je teplotný súčiniteľ elektrického odporu. Táto vlastnosť opisuje prečo sa kovové drôty zahrievajú, keď cez ne prúdi elektrina. Pri vytváraní lepších materiálov je dôležité čo najviac znížiť odpor drôtu a v rovnakom čase podporiť schopnosť kovu viesť elektrinu.
Už roky sa výskumníci pýtali, či možno zvýšiť vodivosť kovu pri vysokých teplotách tým, že do neho pridajú ďalšie materiály. Ak áno, ďalšou otázkou bolo, či môžeme tieto materiály vyrábať na komerčnej škále. Nový výskum potvrdil, že odpoveď na obe otázky znie áno. Nový vodivý materiál výskumníci získali tým, že do mede určenej na výrobu elektrických drôtov pridali 18 častí na milión grafénu.
Keď tak urobili, teplotný súčiniteľ elektrického odporu materiálu klesol o 11%, pričom sa nezmenila vodivosť materiálu pri izbovej teplote. Toto zlepšenie sa skvele odzrkadlí pri výrobe motorov pre elektromobily. Autori štúdie vysvetľujú, že 11% zníženie teplotného súčiniteľa elektrického odporu sa pretaví do 1% zlepšenia efektivity motora.
Neprehliadnite
“Náš objav ide proti tomu, ako vnímame správanie kovov ako vodičov. Bežne sa stáva, že pridaním látok do kovov sa zvyšuje ich teplotný súčiniteľ elektrického odporu. To znamená, že sa zahrievajú rýchlejšie ako čisté kovy. Naša práca teda popisuje novú a vzrušujúcu vlastnosť tohto materiálu,” tvrdí Keerti Kappagantula, jedna z autorov štúdie.
Ľahká uplatniteľnosť v priemysle
Vedci preskúmali materiál na mikroskopickej úrovni a všimli si, že pridanie grafénu viedlo k jednotnej štruktúre, takmer bez pórov. V tejto mikroštruktúre sa nachádzajú zhlúčiky grafénu, ktoré môžu viesť k zníženému teplotnému súčiniteľu elektrického odporu.
Nový materiál by mohol mať širokú škálu priemyselného uplatnenia. Ako autori štúdie vysvetľujú, tento kompozit poskytne väčšiu flexibilitu v oblasti dizajnu. Napríklad v prípade motorov vieme, že sú navrhnuté na prácu v určitom teplotnom rozmedzí. Ak sa motor prehreje, elektrická vodivosť dramaticky klesá. Vďaka novému materiálu by ale motory dokázali pracovať vo vyšších teplotách bez straty vodivosti.
Rovnako by mohol nový materiál nahradiť aj tradičné medené drôty, ktoré vedú elektrinu do domácností a podnikov. S narastajúcou hustotou populácie v mestách rastie aj potreba pre elektrickú energiu a nové medeno-grafénové drôty by mohli pomôcť túto potrebu vyplniť.
Komentáre