Les chercheurs du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ont récemment développé un nouveau matériau composite qui améliore la conductivité des fils de cuivre et leurs propriétés mécaniques. Cette avancée ouvre la voie à une utilisation plus répandue de ce matériau dans les moteurs des voitures électriques, permettant ainsi une efficacité accrue et une densité de puissance supérieure.
Des nanotubes de carbone pour des performances optimales
Pour obtenir un matériau plus léger et plus performant, les chercheurs de l’ORNL ont utilisé des nanotubes de carbone qu’ils ont intégrés à des substrats de cuivre. Le résultat est un matériau composite à matrice métallique offrant une meilleure capacité de traitement du courant et de meilleures propriétés mécaniques que le cuivre pur.
Cette technique n’est pas nouvelle, mais les tentatives précédentes n’avaient pas abouti à des résultats satisfaisants en raison de la longueur limitée des matériaux ou de défauts structurels. Cependant, l’équipe de l’ORNL a réussi à aligner les nanotubes de carbone de manière à faciliter le flux d’électricité.
Les chercheurs ont ensuite ajouté de fines couches de cuivre sur les bandes revêtues de nanotubes de carbone en utilisant la pulvérisation au magnétron. Après un processus de recuit sous vide, ils ont obtenu un matériau composite de nanotubes de carbone et de cuivre de haute qualité.
Des performances exceptionnelles
Les propriétés microstructurales de ce matériau ont été analysées en détail, confirmant une capacité de courant 14% supérieure et des propriétés mécaniques améliorées jusqu’à 20% par rapport au cuivre pur. Ces résultats ont été publiés dans la revue Applied Nano Materials d’ACS.
Ce nouveau matériau composite offre une résistance mécanique accrue, un poids réduit et une capacité de courant plus élevée. Il présente donc de nombreux avantages, notamment une meilleure efficacité et des performances améliorées pour les véhicules électriques.
Des applications multiples
En plus des moteurs électriques, ce matériau composite peut être utilisé dans de nombreux autres composants nécessitant du cuivre, tels que les barres omnibus et les connecteurs pour les onduleurs de traction des véhicules électriques. Il peut également être utilisé dans des systèmes de charge sans fil et filaires.
Les chercheurs de l’ORNL envisagent également d’explorer d’autres techniques de dépôt pour produire des échantillons plus longs et continuent de travailler sur l’amélioration des propriétés de ce matériau révolutionnaire.
En conclusion, cette avancée dans le domaine des matériaux composites ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de voitures électriques plus performantes et plus puissantes. Grâce à ce nouveau matériau, il sera possible de réduire la taille des moteurs tout en augmentant leur densité de puissance, ce qui contribuera à une meilleure efficacité énergétique.
Source : ACS
