A procura por motores elétricos mais leves, eficientes e sustentáveis, essenciais para o futuro de veículos elétricos, drones e até naves espaciais, poderá estar prestes a dar um passo de gigante. Uma equipa de investigadores do Korea Institute of Science and Technology (KIST) conseguiu construir e operar um motor elétrico cujas bobinas são feitas exclusivamente de nanotubos de carbono (CNTs), eliminando por completo a necessidade de metais como o cobre.
A corrida para motores mais leves e sustentáveis
Em qualquer motor elétrico, as bobinas de cobre representam uma parte significativa do seu peso total. Embora o cobre seja um excelente condutor de eletricidade, a sua elevada densidade torna os motores mais pesados, o que impacta diretamente a eficiência energética e a autonomia dos veículos. Máquinas mais leves consomem menos energia, permitindo que as baterias durem mais e as viagens sejam mais longas. Além disso, a indústria do cobre enfrenta desafios como a instabilidade de preços e a segurança da cadeia de abastecimento.
O desafio dos nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono são vistos há muito como um material revolucionário. Com uma estrutura hexagonal de átomos de carbono, estes nanomateriais em forma de tubo são muito mais leves que os metais e possuem uma impressionante condutividade elétrica, resistência mecânica e boa condutividade térmica. No entanto, a sua aplicação prática tem sido dificultada por um grande obstáculo: as impurezas. Durante o processo de fabrico, partículas de catalisadores metálicos aderem à superfície dos CNTs, prejudicando o seu desempenho elétrico e, consequentemente, a sua viabilidade em componentes de motores.
Uma solução inovadora para purificar o material
A equipa do KIST, liderada pelo Dr. Dae-Yoon Kim, desenvolveu um processo de purificação inovador que resolve este problema. Utilizando o comportamento de alinhamento dos cristais líquidos — um "quarto estado da matéria" entre o líquido e o sólido —, o processo consegue separar os aglomerados de CNTs e remover seletivamente as impurezas metálicas da sua superfície. O mais importante é que esta técnica não danifica a nanoestrutura dos tubos de carbono, ao contrário de muitos métodos de purificação existentes. O resultado é um material com uma condutividade elétrica muito superior, finalmente pronta para ser usada em motores elétricos.
Um futuro mais leve e independente dos metais?
Com os CNTs purificados, os investigadores criaram as bobinas e construíram um motor que, em testes, demonstrou um controlo estável das rotações por minuto (RPM) em resposta a diferentes tensões de entrada. Isto prova que o motor consegue cumprir a sua função básica — transformar energia elétrica em força rotacional — sem recorrer a condutores metálicos.
Se esta abordagem se revelar escalável, poderá levar a uma redução significativa do peso dos motores e da massa geral dos sistemas onde são aplicados. Além de diminuir a dependência do cobre, esta tecnologia abre portas a novas inovações. "Com base na inovação dos materiais de CNT, assumiremos a liderança na localização de materiais como materiais condutores para baterias, películas para semicondutores e cabos para robôs", afirmou o Dr. Dae-Yoon Kim.
O próximo passo será comparar detalhadamente o desempenho deste novo motor, em termos de densidade de potência, eficiência, gestão térmica e custo, com os tradicionais motores baseados em cobre sob condições reais de operação.
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