Supraconducteurs - une Introduction

La découverte initiale des matériaux supraconducteurs a été effectuée en 1911. Avant 1986, les températures critiques pour tous les supraconducteurs connus n'ont pas dépassé 23 Kelvin (23K ou - 418°F ; 0K est zéro absolu ou -459°F). Avant la découverte et le développement des matériaux de HTS, l'utilisation de la supraconductivité n'avait pas été pratique pour des applications commerciales répandues, excepté l'imagerie par résonance magnétique (« IRM ") et les applications magnétiques supraconductrices de stockage de l'énergie (« PME "), principalement parce que des supraconducteurs disponibles dans le commerce (c.-à-d. matériaux de LTS) sont rendus supraconducteurs seulement quand ces matériaux sont refroidis pour s'approcher de 0K. Bien Qu'il soit technique possible de refroidir des matériaux de LTS à une température à laquelle ils deviennent supraconducteurs, la commercialisation grande des matériaux de LTS a été empêchée par le coût élevé associé avec le procédé de refroidissement. Par exemple, l'hélium liquide, qui peut être employé pour refroidir des matériaux environ à 4K (- 452°F), et qui a été utilisé généralement pour refroidir des matériaux de LTS, est cher et relativement coûteux pour mettre à jour.

En 1986, une découverte dans la supraconductivité s'est produite quand deux scientifiques, M.K. Alex Muller, qui est actuel sous contrat comme un conseiller à l'ASC, et M.J. Georg Bednorz, à un laboratoire d'IBM à Zurich, la Suisse, a recensé un composé céramique d'oxyde qui s'est avéré supraconducteur à 36K (- 395°F). Cette découverte leur a gagné un Prix Nobel pour la Physique en 1987, qui est l'un de quatre Prix Nobel qui ont été attribués pour le travail sur la supraconductivité. Une suite de composés céramiques relatifs d'oxyde qui ont plus élevées températures critiques ont été ultérieurement découverts, y compris ceux employé par le Supraconducteur Américain.

Les Supraconducteurs détruisent toute la résistance au flux du courant électrique continu et presque toute la résistance au flux du courant alternatif une fois refroidis ci-dessous une température critique, qui est différente pour chaque matériau supraconducteur.

Un supraconducteur est un conducteur parfait de l'électricité ; il transporte le courant continu avec l'efficience 100% parce qu'aucune énergie n'est dissipée par le chauffage résistif. Une Fois induit dans une boucle supraconductrice, courant continu peut circuler non diminué pour toujours. Les Supraconducteurs conduisent également le courant alternatif, mais avec de la dispersion mince de l'énergie.

Matériaux Supraconducteurs connus aujourd'hui, y compris les supraconducteurs à hautes températures (« HTS ") et les matériaux du supraconducteur de basse température (« LTS "), le besoin d'être refroidi aux températures cryogéniques afin de présenter la propriété de la supraconductivité.

Les différences entre les supraconducteurs de la température de ciel et terre mettent en boîte le meilleur soient expliquées utilisant le schéma 1. Ce graphique illustre la perte complète de résistance au flux de l'électricité par des fils d'un matériau de LTS (alliage de niobium-titane) et d'un oxyde de matériau de HTS (bismuth-basé, de cuivre céramique) à la température critique T_c qui est différente pour chaque matériau supraconducteur. Le matériau particulier de HTS dans ce tableau n'a aucune résistance électrique ci-dessous 108K (- 265°F) par opposition au matériau particulier de LTS dans ce tableau, qui n'a aucune résistance électrique ci-dessous 10K (- 441°F).

•         Le matériau doit être refroidi ci-dessous une température caractéristique, connue sous le nom de son passage supraconducteur ou température critique (t)_c.

•         Réussir actuel par une coupe transversale donnée du matériau doit être ci-dessous un niveau caractéristique connu sous le nom de densité de courant critique (j)_c.

•         Le champ magnétique auquel le matériau est exposé doit être ci-dessous une valeur caractéristique connue sous le nom de champ magnétique critique (h)_c.

Ces conditions sont interdépendantes, et définissent les états de marche environnementaux pour le supraconducteur.

Les fils Supraconducteurs fournissent des avantages importants par rapport aux câblages cuivre conventionnels parce qu'ils

•         Conduisez l'électricité avec peu ou pas de résistance et déperdition d'énergie associée

•         Peut transmettre des quantités de l'électricité beaucoup plus grandes que les fils conventionnels de la même taille