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Pesquisadores coreanos deram um passo ousado rumo ao futuro dos motores elétricos ao substituir o tradicional cobre por nanotubos de carbono. Mais leves, eficientes e sustentáveis, esses novos cabos podem transformar completamente a indústria dos veículos elétricos e outras tecnologias avançadas.
Pesquisadores do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) desenvolveram um motor elétrico que dispensa completamente o uso de cobre. No lugar do metal, o novo projeto utiliza cabos feitos de nanotubos de carbono (NTCs), abrindo caminho para motores mais leves, eficientes e sustentáveis.
O cobre é amplamente usado na indústria elétrica, especialmente em cabos de motores e baterias. Mas sua extração e refino geram impactos ambientais consideráveis. Por isso, a substituição por NTCs pode representar uma alternativa ecológica e viável.
Além disso, os nanotubos podem reduzir o peso dos veículos, o que melhora a eficiência energética e aumenta a autonomia.
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Os testes indicam também que as emissões de CO₂ durante a fabricação caem de forma significativa.
Entenda o que são os nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono são estruturas microscópicas formadas por folhas de grafeno enroladas. Apesar do tamanho minúsculo, esses tubos possuem propriedades extraordinárias.
Pesquisadores do KIST conseguiram transformar os nanotubos em um pó utilizável na indústria. O material resultante tem resistência à tração até 100 vezes maior que a do aço e condutividade semelhante à do cobre.
Na prática, quando agrupados em cabos do tipo núcleo-bainha (CSCEC), os NTCs conseguem transportar densidades de corrente de até 10⁹ A/cm².
Isso é muito superior ao que o cobre suporta, com o benefício adicional de pesar muito menos.
Essas características tornam os cabos de NTCs ideais não só para veículos, mas também para satélites, aviões e outras tecnologias que exigem eficiência, leveza e durabilidade.
Resultados promissores em testes internacionais
Pesquisadores do MIT e da Rice University já testaram cabos de NTCs e observaram desempenho superior em termos de transmissão de energia.
Os cabos também apresentaram menos perdas e maior resistência ao calor.
Outro ponto positivo é a durabilidade. Os NTCs não corroem como o cobre e suportam temperaturas elevadas sem comprometer o funcionamento.
Isso pode aumentar a vida útil dos componentes e reduzir custos de manutenção.
A leveza também chama atenção. Com um módulo de elasticidade que pode atingir 1 TPa, os cabos conseguem ser extremamente flexíveis e, ao mesmo tempo, resistentes.
Sustentabilidade e reciclagem do material
Na Espanha, pesquisadores do Instituto IMDEA mostraram que os NTCs mantêm suas propriedades mesmo após serem reciclados. Isso colabora para a criação de um ciclo sustentável.
Um dos métodos usados é o LAST (Texturização de Superfície Assistida por Cristais Líquidos Liotrópicos). Essa técnica alinha os nanotubos e remove impurezas metálicas sem alterar a forma alongada do material.
Com o LAST, a condutividade dos nanotubos aumenta em mais de 130% e o peso do motor elétrico pode ser ainda mais reduzido.
Foi com essa técnica que os pesquisadores projetaram um motor elétrico funcional sem fios de cobre. O motor alimenta um carrinho de brinquedo com 2 a 3 volts e potência de 3,5 W. Apesar de modesto, o experimento comprova a viabilidade do conceito.
Aplicação em veículos elétricos
Nos carros elétricos, cabos de alta tensão são fundamentais para transmitir energia da bateria ao motor. A Aptiv, fornecedora da indústria automotiva, estima que substituir o cobre por materiais regenerados pode reduzir em até 72% as emissões de CO₂.
Portanto, os NTCs, por serem mais leves e eficientes, poderiam aumentar ainda mais essa economia de carbono.
Empresas como a LG Chem já investem em nanotubos para melhorar a eficiência das baterias. Ao usar NTCs como aditivos condutores, é possível obter mais energia com menos material.
Desafios na produção em escala industrial
Mesmo com tantos benefícios, a adoção dos NTCs em grande escala ainda encontra obstáculos. Um dos maiores é a perda de condutividade quando os tubos são reunidos em fibras maiores. As junções entre eles dificultam a passagem de corrente.
As técnicas de produção, como CVD, HiPCO e ablação a laser, também exigem controle rigoroso e são muito sensíveis a impurezas. Além disso, os processos usam produtos químicos agressivos, como o ácido clorossulfônico, que gera resíduos tóxicos.
Outra barreira é o desempenho. Um motor baseado em NTCs alcançou apenas 3.420 RPM, enquanto o motor de cobre chegou a 18.120 RPM. Isso mostra que ainda há um longo caminho até igualar a performance dos motores tradicionais.
O custo é mais um fator limitante. Fabricar 1 kg de cabo com NTCs custa entre US$ 375 e US$ 500, contra apenas US$ 10 a US$ 11 para o cobre. Isso exigiria mudanças completas no design dos motores.
Caminhos futuros e perspectivas
Apesar dos desafios, o setor já conta com protótipos reais. Em 2011, a Rice University apresentou um cabo transparente de NTC com condutividade próxima à do cobre.
Na Coreia do Sul, o instituto KERI busca registrar patentes para escalar a produção de NTCs. A meta é viabilizar o uso desses materiais na indústria automotiva e em outras aplicações de alta tecnologia.
Na Europa, projetos paralelos experimentam materiais como cerâmicas supercondutoras. Mesmo assim, os NTCs continuam atraindo atenção por sua versatilidade e compatibilidade com os veículos elétricos atuais.
Portanto, embora o uso de NTCs ainda enfrente limitações técnicas e econômicas, os avanços recentes indicam que motores elétricos sem cobre podem, sim, fazer parte do futuro da mobilidade limpa.
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