Xiao Li, un investigador de materiales, tiene muestras de cables metálicos en gran medida conductores creados en la plataforma patentada de procesamiento y extrusión asistida a cizalla. Crédito: Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory Imagine que encienda sus luces o conduzca un coche eléctrico con veterano eficiencia que nunca. Ésta es la promesa de un nuevo descubrimiento que implica una pequeña cantidad de un compuesto de carbono popular mezclado con cobre, el material que se utiliza asiduamente para los cables eléctricos. Este avance, publicado en la revista Materials & Design, desafía lo que pensábamos que sabíamos sobre la electricidad y los metales. Los cerebros detrás de esta innovación son la científica de materiales Keerti Kappagantula y su equipo en el Laboratorio Franquista del Noroeste del Pacífico del Área de Energía. Encontraron que el grafeno, una capa superfina de carbono, como el que hay en la mina del lapicero, puede mejorar significativamente las propiedades eléctricas del cobre. Este hallazgo apasionante podría conducir a un mejor suministro de electricidad en hogares y empresas y hacer que los motores de vehículos eléctricos y los equipos industriales sean más eficientes. El equipo está incluso buscando una cédula para esta obra. Entonces, ¿cuál es el gran problema del grafeno y el cobre? Correctamente, se negociación del coeficiente de resistor a la temperatura de un metal. Este entredos de un término simplemente significa que los cables metálicos se calientan cuando la electricidad les ocurre. El objetivo es someter esa resistor y aumentar la conducta eléctrica de un metal. Durante primaveras, los científicos se preguntaron si añadir otros materiales a los metales podría mejorar su conductividad, especialmente a temperaturas más altas. El equipo de PNNL utilizó un método de fabricación patentado llamado ShAPE para mezclar sólo 18 partes por millón de grafeno con cobre de cargo eléctrico. ¿El resultado? La resistor a la temperatura del cobre aumentó un 11% sin dañar su conductividad eléctrica a temperatura círculo. En términos prácticos, para cosas como los motores de vehículos eléctricos, esto podría significar un aumento de la eficiencia del 1%, un gran problema en el mundo de la electrónica. Kappagantula explica que este descubrimiento le da la envés a nuestra comprensión habitual de los metales. Normalmente, añadir poco a un metal hace que se caliente más rápidamente a los mismos niveles actuales. Pero con esta nueva mezcla de cobre y grafeno, han acabado lo contrario: una mejoramiento de la conductividad. El secreto reside en la microestructura. Los estudios detallados del equipo demostraron que la forma en que procesan el cable compuesto crea una estructura uniforme con pequeñas escamas y grupos de grafeno. Éstos son claves para someter la resistor del compuesto. Los coautores del equipo, Bharat Gwalani, Xiao Li y Aditya Nittala, utilizaron una útil de precisión diseñada en PNNL para calcular la mejoramiento de la conductividad. Lee y Md. Reza-E-Rabby desarrolló el proceso para crear este renovador cable compuesto. Esta combinación de cobre y grafeno no es sólo una curiosidad de laboratorio. Tiene implicaciones en el mundo efectivo, especialmente en motores eléctricos y cableado eléctrico urbano. Los motores podrían funcionar más calientes sin perder la conductividad y los cables más conductores podrían ayudar a satisfacer las crecientes demandas de energía en las ciudades densamente pobladas. Kappagantula lo resume: «Donde haya electricidad, tenemos un caso de uso». El equipo se está centrando ahora en refinar el material de cobre y grafeno y probar otras propiedades importantes como la resistor, la resistor al desgaste y la corrosión. Están haciendo cables tan gruesos como un centavo estadounidense para asistir estos experimentos. Este incremento no es sólo un paso delante en la ciencia de los materiales. Es un brinco con destino a un futuro donde nuestros dispositivos eléctricos cotidianos, desde electrodomésticos hasta coches eléctricos, funcionen de forma más capaz de lo que pensábamos nunca posible. Fuente: Pacific Northwest National Laboratory.

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