Op een dag in de nabije toekomst kunnen kleurstoffen in elektromotoren aangeven wanneer kabelisolatie broos wordt en de motor moet worden vervangen. Wetenschappers van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), samen met ELANTAS, een divisie van de speciaalchemiegroep ALTANA, hebben een nieuw proces ontwikkeld waarmee de kleurstoffen direct in de isolatie kunnen worden geïntegreerd. Door van kleur te veranderen, ze onthullen hoeveel de isolerende harslaag rond de koperdraden in de motor is aangetast. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

Moderne verbrandingsmotoren hebben al lang detectoren die herkennen, bijvoorbeeld, wanneer een olieverversing nodig is, onnodige inspecties te besparen. Ook elektromotoren vertonen gebruikssporen. Binnenkant, ze zijn meestal gemaakt van strak gewikkelde koperdraden - en deze zijn op hun beurt bedekt met een isolerende hars. "Deze isolatie verandert in de loop van de tijd. Het wordt broos omdat het door hitte en chemische processen afbreekt, " legt professor Wolfgang Binder van het Institute of Chemistry van MLU uit. aan de buitenkant is niet te zien of de isolatie rond de draden aan de binnenkant nog intact is of dat de hele motor moet worden vervangen.

De wetenschappers van MLU kregen de opdracht om namens de ELANTAS-divisie van ALTANA een oplossing voor dit probleem te vinden, die speciale harssystemen voor dergelijke isolatie produceert. "Tot nu, ontwikkelaars hebben zich gericht op de mate waarin materiaal degradeert onder specifieke omstandigheden, " legt Alexander Funtan uit, een chemicus bij MLU. Vervolgens werden aanbevelingen gedaan hoe lang het zou duren voordat vervanging nodig zou zijn. Echter, de werkelijke slijtage hangt af van de omstandigheden waaronder het wordt gebruikt, vooral temperatuur. Funtan ontwikkelde daarom een ​​testopstelling waarmee hij gedurende een aantal maanden vier verschillende harssystemen analyseerde om te bepalen welke afbraakproducten zich bij verschillende temperaturen vormen.

Hij ontdekte dat de vier harssystemen consistent een specifieke alcohol afgeven onder de verschillende temperatuuromstandigheden. "Vervolgens hebben we nauw samengewerkt met de onderzoekers en ontwikkelaars van ELANTAS om een ​​sensormolecuul voor deze alcohol te vinden, "zegt hij. Met andere woorden, een stof die gemakkelijk detecteerbaar is en waarvan de eigenschappen veranderen wanneer de alcohol zich eraan bindt. Het sensormolecuul moet ook bestand zijn tegen hoge temperaturen en normale productieprocessen. Een andere vereiste was dat het de elektrochemische eigenschappen van de isolatie niet veranderde. De keuze viel op een kleurstof die normaal roodachtig oranje oplicht onder UV-licht; maar als alcohol eraan bindt, het kleurenspectrum verschuift naar lichtgroen.

De verschillende kleurenspectra konden vervolgens worden geanalyseerd met behulp van speciale apparaten die direct in de motor konden worden geïnstalleerd. "Op deze manier, u kunt zien of vervanging nodig is zonder de motor te hoeven openen, ", zegt Binder. Dit voorkomt hopelijk onnodige motorvervangingen in de toekomst. De nieuwe isolatie zou kunnen worden gebruikt in de motoren van elektrische voertuigen, maar ook in machines en andere apparatuur. "Deze resultaten laten zien wat er kan worden bereikt door fundamenteel universitair onderzoek te combineren met kennis van commerciële toepassingen, " zegt dr. Simon Rost, hoofd onderzoek &ontwikkeling bij ELANTAS in Hamburg. "In de toekomst, dit stelt ons in staat om toegevoegde waarde te bieden aan onze klanten en verder bij te dragen aan duurzame ontwikkeling."

ELANTAS vroeg begin dit jaar patent aan op het nieuwe proces. Het onderzoek werd gefinancierd door de specialistische chemicaliëngroep ALTANA en ook gefinancierd door het BAT4EVER-project van de EU als onderdeel van het "Horizon 2020"-programma.