Електродвигуни є основними елементами різних пристроїв, від пральних машин до промислових роботів. Зазвичай вони функціонують завдяки мідним котушкам та магнітам, що формують електромагнітне поле для обертання ротора. Однак вчені з Токійського інституту науки вирішили перевизначити цю традиційну конструкцію, як повідомляє видання Ingenieu.
Вони розробили прототип двигуна, в якому відсутні як мідь, так і постійні магніти. Натомість були використані рідкі кристали та електростатичні сили — явище, відоме фізикам з 19 століття, але лише тепер адаптоване для застосування в реальних приводах, адже раніше вважалось занадто слабким для практичного використання, як зазначається в статті.
Ситуація кардинально змінилася після відкриття, опублікованого в журналі Communications engineering в 2017 році. Автори стверджують, що ці матеріали є фероелектричними, тобто їх молекули вирівнюються в одному напрямку під впливом електричного поля. Професор Судзуші Нішімура з Токійського інституту науки пояснює, що діелектрична постійна таких кристалів перевищує 10 000, що значно більше за показники звичайних матеріалів.
Під час дослідження вчені розмістили рідину між електродами на відстані 2,5 мм і подали напругу в 80 В. Це призвело до того, що рідина піднялася на десять сантиметрів, подолавши силу тяжіння.
“Цю силу теоретично прогнозували більше 100 років тому, але ніхто не спостерігав її неозброєним оком. Стати свідком цього було справді захоплююче”, – зазначив керівник дослідження.
На основі зробленого спостереження дослідницька команда спроєктувала двигун, в якому ротор повністю виготовлений зі смоли. Як відзначає професор Нішімура, спочатку було важко повірити в можливість створення безметалевого двигуна, але отримані дані підтвердили, що пластиковий ротор стабільно обертається під впливом імпульсів напруги. На думку японських фахівців, такий підхід дозволяє використовувати напругу в тисячу разів нижчу, ніж у попередніх електростатичних двигунах, всього 0,03 MV/m.
Ця нова технологія має величезний потенціал: вона доступна у виробництві, не вимагає дефіцитних матеріалів, таких як неодим чи мідь, і є надзвичайно легкою. Крім того, відсутність магнітних полів робить ці двигуни ідеальними для медичних пристроїв. Водночас експерти інституту визнають, що технологію слід вдосконалити, оскільки рідина повинна підтримувати температуру близько 47°C, а параметри потужності прототипу ще потребують подальших досліджень.
