Cobre con infusión de grafeno: una innovación clave para vehículos eléctricos más eficientes - World Energy Trade

Cobre con infusión de grafeno: una innovación clave para vehículos eléctricos más eficientes

La innovación podría reducir el peso y el volumen de varios componentes

La innovación podría reducir el peso y el volumen de varios componentes

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Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en los EE.UU. han aumentado en un 5% la conductividad del alambre de cobre utilizado en los componentes de los vehículos.

Según los científicos, que se asociaron con General Motors para probar el cable de cobre reforzado, su invento puede marcar una gran diferencia en la eficiencia del motor, ya que puede necesitarse menos cobre, lo que puede reducir el peso y el volumen de varios componentes que se espera que impulsen los futuros vehículos eléctricos.

Utilizando una nueva plataforma de fabricación patentada y pendiente de patente, los expertos añadieron grafeno al cobre y al cable producido. El aumento de la conductividad en comparación con el cobre puro es posible gracias a una máquina única que combina y extruye metal y materiales compuestos, incluido el cobre.

El proceso significa Pprocesamiento y Extrusión asistidos por Cizallamiento (Shear Assisted Processing and Extrusion, ShAPE, por sus siglas en inglés).

En este proceso, se aplica una fuerza de oposición - o de cizallamiento - mediante la rotación de un metal o compuesto mientras se empuja a través de una matriz para crear una nueva forma. Este enfoque crea un calentamiento interno deformando el metal, que lo ablanda y le permite formarse en alambres, tubos y barras.

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"ShAPE es el primer proceso que ha logrado mejorar la conductividad del cobre a gran escala, lo que significa que puede producir materiales en un tamaño y formato que la industria utiliza actualmente", dijo Glenn Grant, el investigador principal de la iniciativa, en un comunicado de prensa.

"El beneficio de añadir grafeno al cobre ha sido investigado anteriormente, pero estos esfuerzos se han centrado principalmente en películas delgadas o estructuras en capas que son extremadamente costosas y requieren mucho tiempo para su fabricación. El proceso ShAPE es la primera demostración de una considerable mejora de la conductividad en los compuestos de cobre-grafeno hechos por un proceso verdaderamente escalable", agrega Grant.

Según Grant, añadir grafeno al cobre ha resultado difícil porque los aditivos no se mezclan uniformemente, creando aglomeraciones y espacios porosos dentro de la estructura. Pero el proceso ShAPE elimina los espacios porosos y también distribuye los aditivos dentro del metal de manera uniforme, lo que puede ser la razón de la mejora de la conductividad eléctrica.

"La dispersión uniforme del grafeno de ShAPE es la razón por la que sólo se necesitan cantidades realmente diminutas de aditivos - unas seis partes por millón de copos de grafeno - para conseguir una mejora sustancial del 5% en la conductividad", dijo el científico de materiales Keerti Kappagantula en el informe. "Otros métodos requieren grandes cantidades de grafeno, que es muy caro de fabricar, y aún no se han acercado a la alta conductividad que hemos demostrado a escala masiva".

Kappagantula dijo que los ingenieros de Investigación y Desarrollo de General Motors verificaron que el alambre de cobre de alta conductividad puede ser soldado, braseado y formado exactamente de la misma manera que el alambre de cobre convencional. Esto indica una integración perfecta con los procesos de fabricación de motores existentes.

En opinión del investigador, la tecnología puede aplicarse a otras industrias que utilizan el cobre para mover la energía eléctrica, incluyendo la transmisión de energía, la electrónica, los cargadores inalámbricos, los generadores, los cables submarinos y las baterías.

 

Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade

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