Supervodi - nanotehnologija u elektroenergetskoj industriji

Stručnjaci All-Russian Research Institute of anorganic Materials nazvani po akademiku A.A. Bochvara je razvila tehnologiju za stvaranje najnovijih super žica. Bit tehnologije je uzastopna montaža bimetalnih kompozitnih gredica s njihovom naknadnom deformacijom. To omogućuje ugradnju niobijevih vlakana trake debljine samo 6-10 nm u matricu obične bakrene žice.

Rezultat je složena žica s presjekom 2 do 3 mm u kojoj je prisutno do 400 milijuna tih najboljih niobijevih vlakana. Rezultirajuća žica karakterizira anomalijski visoka mehanička čvrstoća, značajno veća od 500 MPa, i električna vodljivost 65-85% vodljivosti čistog bakra, što se postiže malom udaljenošću između vlakana, usporedivom s prosječnom dužinom puta elektrona u bakrenoj matrici.

Super žicama smatraju se žice čija vlačna čvrstoća prelazi 400-450 MPa, čija vodljivost iznosi od 40 do 80% vrijednosti te vrijednosti odgovarajućeg čistog bakra. U ljeto 2012., zajedno s RUSNANO-om, u Rusiju je pokrenuta tvornica Nanoelectro, u sklopu svoje industrijske djelatnosti započela je proizvodnja takvih nanastrukturiranih žica ultra velike čvrstoće s planiranim volumenom do 50 tona godišnje.

Proračun projekta iznosio je 1,02 milijarde rubalja. Brojne strane tvrtke, uključujući i brodogradnju, imaju vlastiti interes za nabavu super žica ruske proizvodnje, jer novi proizvodi značajno prelaze postojeće analoge na tržištu.

Danas su super žice prije svega potrebne znanstvenicima za stvaranje super-moćnih elektromagneta. Partneri na projektu su: CERN, Kurchatov institut, Nacionalni laboratorij visokih magnetskih polja, Los Alamos, SAD, istraživački centar Rossendorf, Dresden, Njemačka, Ruske željeznice, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

U ožujku 2012. godine, u laboratoriju Los Alamosa postavljen je svjetski rekord, gdje je elektromagnet na temelju ruskih super žica pokazao indukciju od 100 Tesla, što je 2 milijuna puta veće od magnetskog polja Zemlje. Osim toga, industrije poput robotike, mikroelektronike, brodogradnje, proizvodnje zrakoplova i druge važne visokotehnološke industrije zainteresirane su za korištenje super žica.

Ako usporedite novi kompozitni materijal s bakrom, broncom, mjedom, prednosti će postati očite. Čisti bakar ima izuzetnu električnu vodljivost (inferiornu od srebra), ali istodobno je vlačna čvrstoća bakra samo 220-270 MPa.

Vodljivost bronce je samo 17% vodljivosti čistog bakra, ali vlačna čvrstoća je 400-970 MPa. Mesing ima vlačnu čvrstoću od 380-880 MPa, ali njegova je električna vodljivost 2 puta niža od električne vodljivosti bakra.

Što se tiče novog materijala supravodiča, ovdje vlačna čvrstoća doseže 1200 MPa, a električna vodljivost je tek neznatno lošija od električne vodljivosti bakra.

Dakle, supervodiči s visokim mehaničkim karakteristikama jednostavno su neophodni za magnetske impulse s visokim poljem i magnetno-impulse, za zrakoplovnu i svemirsku tehnologiju, za mornaričku i odbrambenu industriju, kao i za kontaktne žice za brze vlakove.

Snaga žica je također važna jednostavno u našim klimatskim uvjetima, gdje vlažni snijeg i vjetrovit vjetar često dovode do pucanja dalekovoda, što je prepuno zastoja u naseljima i dugotrajnih popravnih radova. S vremenom će nanostrukturne žice gotovo sigurno pomoći u rješavanju ovog problema.

Vidi također:Nanogeneratori - univerzalni generatori energije