Leichter, aber kostspielig: Der erste Elektromotor ohne Metall
Bisher wurde mit dem neuartigen Elektromotor nur ein Spielzeugauto angetrieben. Das Potenzial der Erfindung ist aber deutlich größer. (Symbolfoto: Jobinbenny456/Shutterstock)
Im ersten Prototyp setzten Wissenschaftler des Korea Institute of Science and Technology (KIST) Drahtspulen aus sogenannten Carbon Nanotubes (CNT) ein, anstelle von klassischem Kupfer.
Der Vorteil der Innovation liegt im viel geringeren Gewicht der Spulen und damit des Motors. Das könnte sie besonders vorteilhaft für spezielle Technologien wie die Raumfahrt machen.
Leichte E-Motoren durch metallfreie Drähte
In ihrer Studie zeigen die Forschenden, wie sie in einem Elektromotor statt Kupfer Kohlenstoffnanoröhren verwenden, die in einem Polymermantel eingebettet sind. Diese Core‑Sheath Composite Electric Cable (CSCEC) glänzt durch hohe Flexibilität und extrem geringes Gewicht.
Der Motor treibt ein Spielzeugauto bei einer Spannung von 3 Volt mit 3.420 Umdrehungen pro Minute an. Dabei erreichte das Minifahrzeug eine Geschwindigkeit knapp 1,8 km/h. Im Vergleichstest war das Kupfermodell zwar viermal schneller und beschleunigte auf rund 4,9 km/h – dafür wog das CSCEC-Spulenpaket nur 78 mg statt 379 mg, also etwa ein Fünftel.
Kleines Gewicht bringt große Vorteile
Die neue Technologie verspricht enorme Vorteile dort, wo Gewicht eine Rolle spielt: in der Luftfahrt, bei Drohnen, Flugtaxis oder flexibler Robotik. Durch die niedrigere rotierende Masse verbessert sich das Drehmoment. Weniger Gewicht kann außerdem die Reichweite etwa bei E‑Fahrzeugen steigern.
Allerdings gibt es praktische Hürden: Kohlenstoffnanoröhren neigen zur Klumpenbildung. Zudem beeinträchtigen Rückstände des Katalysators aus der Herstellung die Leitfähigkeit. Deshalb nutzen die Forschenden ein Verfahren namens Lyotropic Liquid Crystal‑Assisted Surface Texturing (LAST) sowie ein Reinigungsverfahren, um Struktur und Reinheit der CNT‑Drähte zu gewährleisten.
Technologie mit hohem Zukunftspotential
Der entscheidende Knackpunkt bleibt der Preis: CSCEC‑Material kostet derzeit zwischen 375 und 500 US‑Dollar pro Kilogramm – im Vergleich zu lediglich 10 bis 11 US‑Dollar beim Kupfer. Vor allem deswegen ist ein breiter Einsatz in Serienmotoren – z. B. in Elektroautos oder E‑Taxis – noch Zukunftsmusik.
Die Forschenden sehen jedoch Potenzial: Laut ihrer ambitionierten Pläne könnten Elektroautos und Elektrotaxis in Zukunft vollständig mit CSCEC gebaut werde. Zuvor müsste sich aber die Produktionstechnik weiterentwickeln und Wege gefunden werden, die Materialkosten zu senken.
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