Superconduttori - un'Introduzione

La scoperta iniziale dei materiali superconduttivi è stata fatta nel 1911. Prima del 1986, le temperature critiche per tutti i superconduttori conosciuti non hanno superato 23 Kelvin (23K o - 418°F; 0K è zero assoluto o -459°F). Prima della scoperta e dello sviluppo dei materiali della NTA, l'uso della superconduttività non era stato pratico per le applicazioni commerciali diffuse, eccezione fatta per imaging a risonanza magnetica (“MRI ") e le applicazioni magnetiche supercondutrici di immagazzinamento dell'energia (“PMI "), principalmente perché i superconduttori disponibili nel commercio (cioè materiali di LTS) sono resi superconduttivi soltanto quando questi materiali sono raffreddati per avvicinarsi a 0K. Sebbene sia tecnologicamente possibile raffreddare i materiali di LTS ad una temperatura a cui diventano superconduttivi, la vasta commercializzazione dei materiali di LTS è stata inibita dall'alto costo connesso con il trattamento di raffreddamento. Per esempio, l'elio liquido, che può essere usato per raffreddare i materiali a circa 4K (- 452°F) e che è stato comunemente usato raffreddare i materiali di LTS, è costoso e relativamente costoso mantenere.

Nel 1986, un'innovazione nella superconduttività ha accaduto quando due scienziati, il Dott. K. Alex Muller, che è corrente sotto contratto come un consulente al CSA ed il Dott. J. Georg Bednorz, ad un laboratorio di IBM a Zurigo, la Svizzera, ha identificato un composto ceramico dell'ossido che è stato indicato per essere superconduttivo a 36K (- 395°F). Questa scoperta utile loro un Premio Nobel per Fisica nel 1987, che è uno di quattro Premi Nobel che hanno ricevuto per lavoro sulla superconduttività. Una serie di composti ceramici relativi dell'ossido che hanno più alte temperature critiche successivamente sono stati scoperti, compreso quelli che sono usati dal Superconduttore Americano.

I Superconduttori perdono tutta la resistenza al flusso della corrente elettrica continua e quasi tutta la resistenza al flusso di corrente alternata una volta raffreddati sotto una temperatura critica, che è differente per ogni materiale superconduttore.

Un superconduttore è un conduttore perfetto dell'elettricità; porta la corrente continua con risparmio di temi 100% perché nessun'energia è dissipata dal riscaldamento resistente. Indotto Una Volta in un ciclo superconduttore, la corrente continua può scorrere per sempre undiminished. I Superconduttori egualmente conducono la corrente alternata, ma con una certa leggera dissipazione di energia.

Materiali Superconduttori conosciuti oggi, compreso sia i materiali ad alta temperatura del superconduttore (“NTA ") che del superconduttore di bassa temperatura (“LTS "), necessità di essere raffreddato alle temperature criogeniche per presentare i beni della superconduttività.

Le differenze fra il livello ed i superconduttori di bassa temperatura inscatolano il meglio sono spiegate facendo uso di figura 1. Questo grafico illustra la perdita completa di resistenza al flusso dell'elettricità attraverso i collegare di un materiale di LTS (lega del niobio-titanio) e di un ossido del materiale della NTA (basato a bismuto, di rame ceramico) alla temperatura critica T_c che è differente per ogni materiale superconduttore. Il materiale specifico della NTA in questo diagramma non ha resistenza elettrica sotto 108K (- 265°F) rispetto al materiale specifico di LTS in questo diagramma, che non ha resistenza elettrica sotto 10K (- 441°F).

•         Il materiale deve essere raffreddato sotto una temperatura caratteristica, conosciuta come la sua transizione superconduttrice o temperatura critica (t)_c.

•         Il passaggio corrente con una sezione trasversale data del materiale deve essere sotto un livello caratteristico conosciuto come la densità di corrente critica (J)_c.

•         Il campo magnetico a cui il materiale è esposto deve essere sotto un valore caratteristico conosciuto come il campo magnetico critico (H)_c.

Queste circostanze sono interdipendenti e definiscono le condizioni di gestione ambientali per il superconduttore.

I collegare Superconduttori forniscono i vantaggi significativi sopra i fili di rame convenzionali perché essi

•         Conduca l'elettricità con poche o nessun resistenza e perdita di energia associata

•         Può trasmettere gli importi dell'elettricità molto più grandi che i collegare convenzionali della stessa dimensione