Японские учёные создали электродвигатель без меди и магнитов

Электродвигатели давно стали неотъемлемой частью современной техники — от бытовых приборов до промышленных станков и роботов. Однако японские учёные предложили принципиально новый подход, отказавшись от классической схемы с медными катушками и постоянными магнитами.

Исследователи из Института науки Токио создали прототип двигателя, в котором вместо магнетизма используется электростатическая сила и жидкие кристаллы. Хотя само это физическое явление известно ещё с XIX века, долгое время его считали слишком слабым для практического применения в приводных системах.

Ситуация изменилась после открытия, сделанного в 2017 году. Учёные установили, что определённые жидкие кристаллы обладают ферроэлектрическими свойствами: под действием электрического поля их молекулы выстраиваются в одном направлении. Как пояснил профессор Судзуши Нисимура, диэлектрическая проницаемость таких материалов превышает 10 тысяч, что в тысячи раз больше, чем у обычных веществ.

Во время эксперимента исследователи поместили жидкость между электродами на расстоянии 2,5 миллиметра и подали напряжение 80 вольт. В результате жидкость поднялась вверх на 10 сантиметров, преодолев силу тяжести.

По словам руководителя исследования, этот эффект теоретически предсказывался более ста лет, однако до сих пор его никто не наблюдал столь наглядно.

Именно это наблюдение легло в основу нового двигателя. Учёные создали конструкцию, в которой ротор полностью выполнен из смолы, без применения металлов. Несмотря на первоначальный скепсис, испытания показали, что пластиковый ротор может стабильно вращаться под действием импульсов напряжения.

Разработчики утверждают, что новый подход позволяет использовать напряжение примерно в тысячу раз ниже, чем в прежних электростатических двигателях, — всего 0,03 мегавольта на метр.

По мнению японских специалистов, технология обладает серьёзным потенциалом. Такой двигатель может оказаться дешевле в производстве, поскольку не требует ни меди, ни дефицитных редкоземельных материалов, таких как неодим. Кроме того, он отличается малой массой, а отсутствие магнитных полей делает его особенно перспективным для медицинского оборудования, где электромагнитные помехи крайне нежелательны.

В то же время сами разработчики признают, что технология пока далека от промышленного внедрения. Для работы системы необходимо поддерживать температуру жидкости на уровне около 47 градусов Цельсия, а вопрос о реальной мощности и эффективности прототипа ещё требует дополнительных исследований.

Тем не менее новая разработка уже сейчас рассматривается как возможный шаг к созданию электродвигателей нового поколения — более лёгких, доступных и универсальных.

Источник:  Ingenieu