В современных двигателях внутреннего сгорания уже давно есть детекторы, которые распознают, например, когда необходима замена масла, что позволяет избежать ненужных проверок. Электродвигатели также имеют признаки износа.
Внутри они обычно состоят из туго намотанных медных проводов, которые, в свою очередь, покрыты изолирующей смолой. "Эта изоляция меняется со временем. Он становится хрупким из-за разложения из-за нагрева и химических процессов », – объясняет профессор Вольфганг Биндер из Института химии MLU. Однако снаружи невозможно сказать, осталась ли изоляция вокруг проводов внутри целой или нужно заменить весь двигатель.
Ученым из MLU было поручено найти решение этой проблемы от имени подразделения ELANTAS компании ALTANA, которое производит специальные системы смол для такой изоляции. «До сих пор разработчики сосредотачивались на степени разложения материала в определенных условиях», – объясняет Александр Фунтан, химик из MLU. Затем были даны рекомендации относительно того, сколько времени потребуется, прежде чем потребуется замена. Однако фактический износ зависит от условий, в которых он используется, особенно от температуры. Поэтому Фунтан разработал испытательный стенд, который он использовал для анализа четырех различных систем смол в течение нескольких месяцев, чтобы определить, какие продукты разложения образуются при разных температурах.
Он обнаружил, что четыре системы смол постоянно выделяют определенный спирт в различных температурных условиях. «Затем мы тесно сотрудничали с исследователями и разработчиками из ELANTAS, чтобы найти молекулу сенсора для этого спирта», – говорит он. Другими словами, легко обнаруживаемое вещество, свойства которого меняются при связывании с ним спирта. Молекула сенсора также должна выдерживать высокие температуры и нормальные производственные процессы.
Еще одно требование заключалось в том, чтобы он не изменял электрохимические свойства изоляции. Выбор пал на краситель, который обычно светится красновато-оранжевым светом в УФ-свете; но когда с ним связывается алкоголь, цветовой спектр меняется на светло-зеленый.
Затем различные цветовые спектры могут быть проанализированы с помощью специальных устройств, которые могут быть установлены непосредственно в двигателе. «Таким образом, вы можете увидеть, нужна ли замена, не открывая двигатель», – говорит Биндер. Мы надеемся, что это позволит избежать ненужной замены двигателя в будущем. Новая изоляция может использоваться в двигателях электромобилей, а также в машинах и другом оборудовании. «Эти результаты показывают, чего можно достичь, объединив фундаментальные университетские исследования с ноу-хау коммерческого применения», – говорит д-р Саймон Рост, руководитель отдела исследований и разработок компании ELANTAS в Гамбурге. «В будущем это позволит нам приносить пользу нашим клиентам и вносить дальнейший вклад в устойчивое развитие."
ELANTAS подала патент на новый процесс в начале года. Исследование финансировалось группой специальных химикатов ALTANA, а также финансировалось проектом ЕС BAT4EVER в рамках программы «Horizon 2020».