Le cuivre fait partie des matériaux les plus utilisés dans les moteurs électriques. Mais si l’on pouvait concevoir un moteur électrique sans cuivre ? Ce serait un changement majeur - et ce scénario vient justement de franchir une étape importante vers le concret.
Un moteur électrique sans cuivre du KIST, basé sur des nanotubes de carbone
Des chercheurs du KIST (Korea Institute of Science and Technology) ont mis au point un prototype de moteur électrique sans cuivre, où les bobinages métalliques sont remplacés par un ensemble de câblages fabriqués à partir de nanotubes de carbone.
Cette approche pourrait non seulement alléger fortement des composants clés comme les moteurs électriques, mais aussi réduire de manière marquée les émissions liées à la fabrication des moteurs destinés aux voitures électriques.
Essais : performances à 3 V sur une voiture miniature
Pour démontrer que la solution fonctionne, le KIST a déjà mené des tests avec une petite voiture à l’échelle, équipée d’un prototype de ce moteur électrique sans cuivre.
Lors de ces essais, le moteur a atteint 3420 rpm à 3 Volts - un chiffre qui peut paraître faible face aux 18 120 rpm obtenues par un moteur électrique équivalent utilisant du cuivre.
Dans le même temps, le modèle réduit a parcouru 10 mètres en 25s, alimenté par une pile de 3 V. Cela peut sembler modeste, mais c’est cohérent avec l’objectif du projet : prouver qu’il existe une alternative au cuivre, opérationnelle et plus légère.
La masse constitue d’ailleurs l’un des atouts les plus nets. La densité des fils en nanotubes se situe autour de 1,7 g/cm³, contre 8,9 g/cm³ pour le cuivre. Même si la conductivité électrique absolue est inférieure - 7,7 millions de S/m (Siemens par mètre) contre ~59 millions S/m pour le cuivre - la vitesse spécifique rapportée à la masse reste d’un ordre comparable. Pour les voitures électriques, où chaque gramme compte, cela peut peser lourd dans la balance.
Pourquoi cela peut tout changer
Un autre avantage majeur de cette solution - en plus de l’allègement - concerne la durabilité. La fabrication nécessite moins de métaux, et les fibres de nanotubes peuvent être recyclées avec une perte de propriétés presque nulle, ce qui limite les émissions associées à la production.
Les défis à surmonter
Il reste toutefois des obstacles significatifs : produire des câbles longs et homogènes, améliorer la résistance de contact entre les fibres (les jonctions entre filaments entraînent des pertes électriques qui diminuent l’efficacité globale du système), et adapter la technologie aux exigences de sécurité et de refroidissement. Sans oublier que les coûts demeurent encore élevés.
Malgré tout, le potentiel est évident. Si les coûts diminuent et si la fiabilité se confirme, cette technologie de moteur électrique sans cuivre pourrait dépasser le simple stade du laboratoire et transformer la mobilité électrique grâce à une solution plus légère, plus efficace et plus durable. Et elle n’a pas vocation à se limiter à l’automobile.
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