Шта је суправодљиви материјал

Када температура падне на одређену критичну температуру, отпор неких материјала потпуно нестаје. Ова појава назива се суперпроводљивост, а материјали са овом појавом суперпроводљиви материјали. Још једна карактеристика суперпроводника је да када отпор нестане, линије магнетне индукције неће проћи кроз суперпроводник. Ова појава назива се дијамагнетизам.

Отпорност општих метала (као што је бакар) постепено опада са смањењем температуре. Када је температура близу 0К, њен отпор достиже одређену вредност. Холандски научник Оннес је 1919. године користио течни хелијум за хлађење живе. Када је температура пала на 4,2К (тј. -269 ° Ц), открио је да је отпор живе потпуно нестао.

Суперпроводљивост и дијамагнетизам су две важне карактеристике суперпроводника. Температура на којој је отпор суправодника нула назива се критична температура (ТЦ). Проблем у истраживању суправодљивих материјала је пробијање ГГ „температурне баријере ГГ“, односно проналажење високотемпературних суправодљивих материјала.

Практични суперпроводљиви материјали представљени НбТи и Нб3Сн комерцијализовани су и примењени су у многим областима као што су нуклеарна магнетна резонанца (НМРИ), суперпроводљиви магнети и велики акцелераторски магнети; СКУИД се користи као модел примене слабе струје суперпроводника. Игра важну улогу у мерењу слабих електромагнетних сигнала, а његова осетљивост је недостижна било којим другим уређајем који не спроводи супер суправодљивост. Међутим, с обзиром да је критична температура конвенционалних нискотемпературних суправодича прениска, они се морају користити у скупим и сложеним системима течног хелијума (4,2 К), што озбиљно ограничава развој апликација нискотемпературних суперпроводника.

Појава високотемпературних оксидних суправодича пробила је температурну баријеру и подигла температуру примене суперпроводљивости од течног хелијума (4,2 К) до течног азота (77 К). У поређењу са течним хелијумом, течни азот је врло економично расхладно средство и има већи топлотни капацитет, што доноси велику погодност инжењерским применама. Поред тога, високотемпературни суперпроводници имају врло висока магнетна својства и могу се користити за стварање јаких магнетних поља изнад 20Т.

Најатрактивније примене суправодљивих материјала су производња електричне енергије, пренос енергије и складиштење енергије. Коришћење суперпроводних материјала за израду магнета завојнице суперпроводљивог генератора може повећати снагу магнетног поља генератора на 50 000 до 60 000 Гаусс-а, и готово да нема губитка енергије. У поређењу са конвенционалним генераторима, појединачни капацитет суправодљивих генератора повећава се за 5 ~ 10 пута, ефикасност производње електричне енергије повећава се за 50%; суперпроводљиви далеководи и суперпроводни трансформатори могу преносити снагу корисницима готово без губитка. Према статистикама, око 15% губитка снаге у преносу бакарне или алуминијумске жице је на далеководу. У Кини годишњи губитак снаге износи више од 100 милијарди степени. Ако се пребаци на суперпроводни пренос енергије, уштедена енергија еквивалентна је новим десетинама великих електрана; принцип рада суперпроводних возова маглев је коришћење дијамагнетних својстава суперпроводних материјала за смањење суправодљивих материјала. Проводљиви материјал се поставља изнад трајног магнета (или магнетног поља). Због дијамагнетизма суперпроводника, линије магнетног поља магнета не могу проћи кроз суперпроводник. Између магнета (или магнетног поља) и суперпроводника генерисаће се одбојна сила, што ће довести до тога да суперпроводник левитира изнад њега. Ова врста ефекта магнетне левитације може да се користи за израду брзих суперпроводљивих возова са магнетном левитацијом, као што су брзи возови на међународном аеродрому Пудонг у Шангају; за суперпроводне рачунаре, брзи рачунари захтевају густ распоред компонената и прикључних водова на чиповима интегрисаних кола, али густо распоређени кругови Током рада ствара се велика количина топлоте. Ако се од суправодљивог материјала отпора близу нуле користи спојна жица или суправодљиви уређај са ултра-микро загревањем, неће доћи до проблема са одвођењем топлоте и брзина рачунара може се знатно побољшати.