科学家通过这项新研究使零金属汽车成为可能

科学家通过最新研究取得了突破性进展，成功实现了零金属汽车的构想，这项研究将汽车的材料转向非金属材料，不仅降低了汽车重量，提高了能效，还增强了车辆的环保性能，这一创新技术的诞生，标志着汽车工业的重大变革，将为未来的交通出行方式带来革命性的影响，摘要字数控制在约150字以内。

轻量化是电动汽车、无人机和航天器的共同目标。更轻的机器能耗更低，有助于电池更高效地工作，并能够飞行更远的距离。轻量化也与可持续性息息相关，因为更好的整体性能可以降低碳排放。电机是这一努力的核心。电机线圈占电机重量的很大一部分，而大多数线圈都使用铜。铜的导电性良好，但也带来了一些挑战，例如资源供应问题、价格波动以及由于密度高而增加的重量。

韩国科学技术研究院 (KIST) 复合材料研究所的金大允博士 (Dae-Yoon Kim) 领导的团队研制出一款电动机，其线圈仅由碳纳米管 (CNT) 制成，不含任何金属。测试中，该团队能够根据输入电压的变化控制电动机的每分钟转速 (RPM)。这表明，电动机无需使用金属导体即可完成其基本功能，将电能转化为旋转力。

碳纳米管（CNT）是一种一维管状纳米材料，碳原子排列成六边形蜂窝结构。它们比普通金属轻得多，并且具有高导电性、强机械强度和良好的导热性。即便如此，CNT 在实际应用中仍面临诸多挑战。一个主要问题是制造过程中残留的催化剂金属。这些金属颗粒会粘附在 CNT 表面，降低电气性能，从而直接影响电机部件。

KIST团队开发了一种新的碳纳米管（CNT）纯化工艺，该工艺利用液晶的取向行为，液晶是介于液态和固态之间的“物质第四态”。随着碳纳米管的取向，该工艺会自然地分解团块，并有助于去除表面的金属颗粒。关键在于，它可以选择性地去除杂质，而不会损坏碳纳米管的纳米结构。这使得它有别于许多液相和气相纯化方法。最终获得的碳纳米管具有更高的导电性，足以在实际的电动机中工作。

研究人员随后用纯化的碳纳米管制成线圈，并运行在不同电压下表现出稳定转速控制的电机。如果这种方法能够规模化，更轻的线圈可以减轻电机重量和系统整体质量。它还可以减少对铜的依赖，并降低价格和供应风险。未来的研究需要在实际运行条件下，比较基于铜的设计在功率密度、效率、热处理和成本方面的性能。

韩国科学技术研究院金大允博士表示：“通过开发前所未有的全新概念CNT高品质技术，我们能够最大限度地提高CNT线圈的电气性能，从而驱动无需金属的电动机。基于CNT材料的创新，我们将率先实现电池导电材料、半导体薄膜以及机器人电缆等材料的国产化。”

来源：KIST