Grafen i amorfa metaller för förbättrad effektivitet i komponenterna i elfordon – G-Ame

Resultat 

Det finns ett stort intresse av att utveckla nya materiallösningar för passiva komponenter till elektriska motorer. Ett viktigt forskningsområde i denna applikation är utveckling av metoder som möjliggör ökning av den elektriska resistiviteten av komponentmaterialen jämfört med vad som är möjligt idag. En optimal komponentprestanda åstadkoms genom en kombination av magnetiska och elektriska egenskaper.

I detta projekt utvecklades fyra funktionaliserade grafen-varianter för att öka den elektriska resistiviteten i en amorf metallegering. Intensiva defekter bildades i strukturen av grafen. Amorfa pulverpartiklar belades med de funktionaliserade grafenpartiklarna och solida provkroppar tillverkades för karakteriseringar. Den elektriska resistiviteten av en amorf metallegering ökades inte till en önskad nivå med hjälp av grafen-tillsatserna. De magnetiska egenskaperna behövde justeringar.

Projektet har demonstrerat att även en mycket grovt försämrad grafenstruktur är inte tillräckligt för att åstadkomma en märkvärdig ökning av den elektriska resistiviteten i metallmatriskomponenterna. Resultaten visar att funktionaliserat grafen har en endast begränsad förmåga att agera som insulator på metallpartiklar. Det rekommenderas inte att fortsätta utvecklingsaktiviteterna mot en slutprodukt eftersom inte tillräckligt stora effekter kan åstadkommas. Projektgruppen var sammansatt av nödvändiga kompetenser och slutanvändarexpertisen var värdefull i utvärderingen av resultaten.

Abstract in English

Graphene in amorphous metals for improved efficiency of components in electrical vehicles – G-Ame

Results

New material solutions are growingly sought after for the passive components in electric motors. An important research area in this context is to develop methods that enable increase of the electrical resistivity of the component materials compared to currently available materials. This is needed for the handling of the eddy current losses induced during use. An optimal component performance is achieved through a combination of magnetic and electrical properties.

In this project, four different functionalized graphene variants were developed in purpose to increase the electrical resistivity of an amorphous metallic alloy. Severe imperfections in the structure of the graphene were created. The amorphous powder particles were coated with the functionalized graphene powders and solid samples were manufactured for characterization. The electrical resistivity of the amorphous metal alloy did not decrease to the desired level with the aid of the graphene additions. The magnetic properties needed further be adjusted.

The project has demonstrated that even a highly imperfect graphene structure is not sufficient to increase the electrical resistivity of the metal matrix composite. The results show that functionalized graphene has only a limited ability to act as an insulator on metal powder particles. It is not recommended to continue the developments efforts towards an application as the expected gains are not in the desired range. The project group was composed of required competences and the end-user expertise was valued in the evaluation of the results.

Utlysning:
Genomförbarhetsstudier SIO Grafen, våren 2021

Projektpartners: Swerim, Exmet, Graphmatech, Inmotions

Projektledare: Irma Heikkilä, Swerim

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Juni 2021 – april 2022

Relaterade styrkeområden: