Superconductores - una Introducción

El descubrimiento inicial de materiales superconductores fue hecho en 1911. Antes de 1986, las temperaturas críticas para todos los superconductores sabidos no excedieron 23 Kelvin (23K o - 418°F; 0K es cero absoluto o -459°F). Antes del descubrimiento y del revelado de los materiales del HTS, el uso de la superconductividad no había sido práctico para las aplicaciones comerciales dispersas, a excepción de la proyección de imagen de resonancia magnética (“MRI ") y de las aplicaciones magnéticas superconductoras del almacenamiento de energía (“SMES "), principalmente porque los superconductores disponibles en el comercio (es decir materiales de LTS) se hacen superconductores solamente cuando estos materiales se enfrían para acercar a 0K. Aunque sea tecnológico posible enfriar los materiales de LTS a una temperatura en la cual lleguen a ser superconductores, la comercialización amplia de los materiales de LTS ha sido inhibida por el alto costo asociado al proceso de enfriamiento. Por ejemplo, el helio líquido, que se pueden utilizar para enfriar los materiales alrededor a 4K (- 452°F), y que ha sido de uso general enfriar los materiales de LTS, es costoso y relativamente costoso mantener.

En 1986, un descubrimiento en superconductividad ocurrió cuando dos científicos, el Dr. K. Alex Muller, que está actualmente bajo contrato como un consultor al ASC, y el Dr. J. Jorge Bednorz, en un laboratorio de IBM en Zurich, Suiza, determinó una pasta de cerámica del óxido que fue mostrada para ser superconductora en 36K (- 395°F). Este descubrimiento les ganó un Premio Nobel Para la Física en 1987, que es uno de cuatro Premios Nobel Que se han concedido para el trabajo sobre superconductividad. Una serie de pastas de cerámica relacionadas del óxido que tienen temperaturas críticas más altas fueron descubiertas posteriormente, incluyendo ésos que son utilizados por el Superconductor Americano.

Los Superconductores pierden toda la resistencia al flujo de la corriente eléctrica directa y casi toda la resistencia al flujo de la corriente alternada cuando están enfriados debajo de una temperatura crítica, que es diferente para cada material superconductor.

Un superconductor es un conductor perfecto de la electricidad; lleva corriente continua con la eficiencia 100% porque no se disipa ninguna energía por la calefacción resistente. Inducido Una Vez en un bucle superconductor, la corriente continua puede fluir no disminuído para siempre. Los Superconductores también conducto corriente alternada, pero con una cierta disipación ligera de la energía.

Materiales Superconductores sabidos hoy, incluyendo los materiales des alta temperatura del superconductor (“HTS ") y del superconductor de la baja temperatura (“LTS "), necesidad de ser enfriado a las temperaturas criogénicas para exhibir la propiedad de la superconductividad.

Las diferencias entre los superconductores de la temperatura del cielo y tierra pueden mejor se expliquen usando el cuadro 1. Este gráfico ilustra la baja completa de la resistencia al flujo de la electricidad a través de los cables de un material de LTS (aleación del niobio-titanio) y de un material del HTS (óxido bismuto-basado, de cobre de cerámica) en la temperatura crítica T_c que es diferente para cada material superconductor. El material específico del HTS en este gráfico no tiene ninguna resistencia eléctrica debajo de 108K (- 265°F) en comparación con el material específico de LTS en este gráfico, que no tiene ninguna resistencia eléctrica debajo de 10K (- 441°F).

•         El material se debe enfriar debajo de una temperatura característica, conocida como su transición superconductora o temperatura crítica (t)_c.

•         El paso actual a través de un corte transversal dado del material debe estar debajo de un nivel característico conocido como la densidad corriente crítica (j)_c.

•         El campo magnético al cual se expone el material debe estar debajo de un valor característico conocido como el campo magnético crítico (h)_c.

Estas condiciones son interdependientes, y definen las condiciones de funcionamiento ambientales para el superconductor.

Los cables Superconductores proporcionan a ventajas importantes sobre los cables de cobre convencionales porque ellos

•         Conducto la electricidad con poco o nada de resistencia y de pérdida de energía asociada

•         Puede transmitir cantidades mucho más grandes de electricidad que los cables convencionales del mismo tamaño