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Científicos del Laboratorio Nacional de Oak Rifge, centro estadounidense de multiprogramas de ciencia y tecnología gestionado para el Departamento de Energía de los Estados Unidos, crearon un compuesto capaz de aumentar la capacidad de corriente eléctrica de los cables de cobre.

La invención puede ser desplegada en cualquier componente que contenga cobre, incluyendo conectores de menor tamaño para inversores de tracción de vehículos eléctricos, al igual que sistemas de carga inalámbricos y a través de cables.

El objetivo principal de los investigadores es reducir las barreras para desarrollar una mayor adopción de vehículos eléctricos, incluyendo la reducción del costo, mejora de rendimiento y vida útil de los componentes electrónicos y eléctricos.

Nanotubos de carbono

Para la creación del compuesto, los científicos depositaron y alinearon nanotubos de carbono en sustratos planos de cobre, lo que arrojó un material compuesto de matriz metálica con mejor capacidad de manejo de corriente y propiedades mecánicas que el cobre.

El trabajo con nanotubos de carbono (CNT) no es algo nuevo, pero en este caso el equipo liderado por el investigador Tolga Aytug experimentó con el depósito de CNT de pared simple mediante el electrospinning, un método comercialmente viable que crea fibras como un chorro de líquido que se acelera a través de un campo eléctrico. 

Esta técnica entrega control sobre la estructura y la orientación de los materiales depositados y el proceso permitió orientar con éxito las CNT en una dirección general para facilitar el flujo mejorado de la electricidad.

Además, los investigadores utilizaron la pulverización de magnetrón, una técnica de recubrimiento al vacío,para añadir finas capas de película de cobre sobre las cintas de cobre recubiertas de CNT. Las muestras recubiertas fueron luego recocidas en un horno de vacío para producir una red de Cu-CNT altamente conductiva formando una capa de cobre densa y uniforme y para permitir la difusión del cobre en la matriz de CNT.

De este modo, crearon un compuesto de nanotubos de cobre-carbono de 10 centímetros de largo y 4 centímetros de ancho, con propiedades excepcionales como una capacidad de corriente un 14% mayor, y con hasta un 20% de mejora de las propiedades mecánicas en comparación con el cobre puro.

Aytug explicó que "al incrustar todas las grandes propiedades de los nanotubos de carbono en una matriz de cobre, pretendemos conseguir una mayor resistencia mecánica, un peso más ligero y una mayor capacidad de corriente. Así se obtiene un mejor conductor con menos pérdida de potencia, lo que a su vez aumenta la eficiencia y el rendimiento del dispositivo".