Superwires - تكنولوجيا النانو في صناعة الطاقة الكهربائية

متخصصون في معهد عموم روسيا للأبحاث في المواد غير العضوية سميت على اسم الأكاديمي A.A. طورت Bochvara التكنولوجيا لإنشاء أحدث الأسلاك الفائقة. إن جوهر التكنولوجيا هو التجميع المتسلسل للصفائح المركبة ثنائية المعدن مع تشوهها اللاحق. هذا يجعل من الممكن دمج ألياف النيوبيوم الشريط بسماكة 6-10 نانومتر فقط في مصفوفة من الأسلاك النحاسية العادية.

والنتيجة هي سلك مركب ذو مقطع عرضي 2 × 3 مم ، حيث يوجد ما يصل إلى 400 مليون من أرقى ألياف النيوبيوم هذه. يتميز السلك الناتج بقوة ميكانيكية عالية بشكل غير طبيعي ، وأكثر من 500 ميجا باسكال ، وموصلية كهربائية تبلغ 65-85٪ من التوصيلية للنحاس النقي ، والتي تتحقق بمسافة صغيرة بين الألياف ، قابلة للمقارنة مع متوسط ​​طول مسار الإلكترونات في مصفوفة النحاس.

تعتبر الأسلاك الفائقة من الأسلاك التي تزيد شدتها عن 400-450 ميجا باسكال ، والتي تتراوح من 40 إلى 80٪ من قيمة هذه القيمة للنحاس النقي المطابق. في صيف عام 2012 ، مع RUSNANO ، تم إطلاق مصنع Nanoelectro في روسيا ، كجزء من نشاطه الصناعي ، بدأ إنتاج هذه الأسلاك الفائقة النانو عالية القوة مع حجم مخطط له يصل إلى 50 طنًا سنويًا.

بلغت ميزانية المشروع 1.02 مليار روبل. هناك عدد من الشركات الأجنبية ، بما في ذلك شركات بناء السفن ، لها مصلحة خاصة في الحصول على أسلاك فخمة روسية الصنع ، نظرًا لأن المنتجات الجديدة تتجاوز نظيراتها الحالية في السوق بشكل كبير.

اليوم ، يحتاج العلماء في المقام الأول إلى الأسلاك الفائقة لإنشاء مغناطيس كهربائي قوي للغاية. شركاء المشروع هم: CERN ، معهد كورشاتوف ، المختبر الوطني للحقول المغناطيسية العالية ، لوس ألاموس ، الولايات المتحدة الأمريكية ، مركز أبحاث روسيندورف ، دريسدن ، ألمانيا ، السكك الحديدية الروسية ، VNIIKP ، ALPHISICA GmbH.

في شهر مارس عام 2012 ، تم تسجيل رقم قياسي عالمي في مختبر لوس ألاموس ، حيث أظهر مغناطيس كهربائي يعتمد على الأسلاك الفائقة الروسية تحريضًا بنسبة 100 تسلا ، أي أكبر بمليوني مرة من الحقل المغناطيسي للأرض. بالإضافة إلى ذلك ، تهتم الصناعات مثل الروبوتات والالكترونيات الدقيقة وبناء السفن وصناعة الطائرات وغيرها من الصناعات ذات التكنولوجيا الفائقة الهامة باستخدام الأسلاك الفائقة.

إذا قارنت المادة المركبة الجديدة بالنحاس والبرونز والنحاس ، فستصبح المزايا واضحة. النحاس النقي لديه الموصلية الكهربائية استثنائية (أدنى من الفضة) ، ولكن في الوقت نفسه ، فإن قوة الشد من النحاس فقط 220-270 ميجا باسكال.

الموصلية البرونزية هي فقط 17 ٪ من التوصيل من النحاس النقي ، ولكن قوة الشد من 400-970 ميجا باسكال. النحاس لديه قوة الشد من 380-880 ميغاباسكال ، ولكن الموصلية الكهربائية أقل مرتين من الموصلية الكهربائية للنحاس.

بالنسبة للمواد الجديدة من الموصلات الفائقة ، تصل قوة الشد هنا إلى 1200 ميجا باسكال ، والموصلية الكهربائية هي فقط أقل قليلاً من الموصلية الكهربائية للنحاس.

لذلك لا يمكن الاستغناء عن الموصلات الفائقة ذات الخصائص الميكانيكية العالية للمغناطيسات ذات الدفع العالي والمجالات الحثية المغنطيسية ، لتكنولوجيا الطيران والفضاء ، لصناعة البحرية والدفاع ، وكذلك الأسلاك التلامسية للقطارات عالية السرعة.

إن قوة الأسلاك مهمة أيضًا ببساطة في ظروفنا المناخية ، حيث يؤدي الثلج الرطب والرياح القاسية في كثير من الأحيان إلى انقطاع خطوط الكهرباء ، وهو أمر محفوف بالتعتيم في المستوطنات ، وأعمال الإصلاح الطويلة. مع مرور الوقت ، من شبه المؤكد أن الأسلاك النانوية ستساعد في حل هذه المشكلة.

انظر أيضا:المولدات النانوية - مولدات الطاقة العالمية