Электродвигатели, независимо от размера, выполняют одну и ту же задачу — преобразуют электрическую энергию в механическую. За столетия развития инженеры добились высокой эффективности этих устройств: почти вся энергия превращается в движение, а не уходит в тепло. Однако даже самые совершенные двигатели теряют часть мощности из-за физических ограничений материалов. Об этом сообщает Popular Mechanics.
![]()
Фото из открытых источников / Иллюстративное изображение, созданное ИИ / © GigaChat
В классических электродвигателях есть ротор и статор, создающие переменное магнитное поле. Его изменение требует затрат энергии: кристаллическая структура железа сопротивляется перемагничиванию, что приводит к выделению тепла. Этот эффект называют «потерями в железе». Чем выше скорость вращения и меньше размер двигателя, тем заметнее эти потери.
Многие считают такие ограничения неизбежными, но учёные из Саарского университета решили пойти другим путём. Они ищут замену традиционным железным сплавам на более современные материалы.
«Мы хотим заменить обычные кристаллические сплавы аморфными, стеклообразными сплавами, поскольку при перемагничивании они практически не теряют энергию», — рассказал Ральф Буш из Саарского университета.
Особенность металлических стёкол — отсутствие кристаллической структуры. Их атомы расположены хаотично, как в жидкости, но материал остаётся твёрдым. Это позволяет создавать детали, которые по прочности превосходят сталь и при этом почти не теряют энергию при перемагничивании.
«В металлических стёклах нет кристаллитов, поэтому магнитные области могут свободно переориентироваться при изменении поля», — пояснили исследователи.
Такие материалы можно использовать в литье под давлением и 3D-печати. Проект «Аддитивное производство аморфных металлов для магнитомягких материалов» направлен на внедрение этих технологий в промышленность. Найти подходящий сплав оказалось непросто: он должен легко переходить в стеклообразное состояние, обладать нужными магнитными свойствами и подходить для печати.
«Прорыв произошёл чуть больше года назад. Мы выявили три сплава, которые устойчивы к кристаллизации и подходят для 3D-печати стеклоподобных деталей двигателя», — отметил Буш.
Сейчас команда работает над оптимизацией лазерной плавки порошкового слоя (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF), чтобы сделать процесс надёжным и масштабируемым. Если эксперименты увенчаются успехом, электродвигатели станут ещё эффективнее, а их производство — дешевле и экологичнее.
