Szupervezetékek - nanotechnológia az elektromos áram területén

Az A.A. akadémikus elnevezésű orosz szervetlen anyagok kutatóintézetének szakemberei A Bochvara kifejlesztette a legújabb szupervezetékek létrehozásának technológiáját. A technológia lényege a bimetall kompozit tuskók egymás utáni összeszerelése és azok későbbi deformációja. Ez lehetővé teszi a csupán 6-10 nm vastagságú szalag niobium szálak beépítését a közönséges rézhuzal mátrixába.

Az eredmény egy 2 x 3 mm keresztmetszetű kompozit huzal, amelyben legfeljebb 400 millió ilyen finom niobium-szál van jelen. A kapott huzalt anomáliásan magas mechanikai szilárdság, lényegesen több, mint 500 MPa, és a tiszta réz vezetőképességének 65-85% -os elektromos vezetőképessége jellemzi, amelyet a szálak közötti kis távolság ér el, összehasonlítva a réz mátrixban levő elektronok átlagos útvonalhosszával.

A szupervezetékek olyan vezetékek, amelyek szakítószilárdsága meghaladja a 400–450 MPa-t, és amelyek elektromos vezetőképessége a megfelelő tiszta réz ezen értékének 40–80% -a. 2012 nyarán, az RUSNANO-val együtt, elindult a Nanoelectro üzem Oroszországban, ipari tevékenysége részeként megkezdődött ilyen rendkívül nagy szilárdságú, nanostrukturált huzalok gyártása évente 50 tonna tervezett mennyiségig.

A projekt költségvetése 1,02 milliárd rubelt tett ki. Számos külföldi társaság, köztük a hajógyártó vállalkozások is érdekli az oroszországi szupervezetékek megszerzését, mivel az új termékek jelentősen meghaladják a piacon meglévő analógjaikat.

Manapság a szupervezetékekre elsősorban a tudósoknak van szükségük, hogy létrehozzák a szuper-erős elektromágneseket. A projekt partnerei: CERN, Kurchatov Intézet, Nagymágneses terek Országos Laboratóriuma, Los Alamos, USA, Rossendorf Kutatóközpont, Drezda, Németország, Orosz Vasút, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

2012 márciusában a Los Alamos laboratóriumában állították fel a világrekordot, ahol az orosz szupervezetékeken alapuló elektromágnes 100 Tesla indukciót mutatott, amely 2 millió alkalommal nagyobb, mint a Föld mágneses tere. Ezen túlmenően az iparágak, például a robotika, a mikroelektronika, a hajógyártás, a repülőgépgyártás és más fontos csúcstechnológiai iparágak érdekelnek a szupervezetékek használatában.

Ha összehasonlítja az új kompozit anyagot réz, bronz, sárgaréz, akkor az előnyei nyilvánvalóvá válnak. A tiszta réz kivételes (ezüstnél alacsonyabb) villamos vezetőképességgel rendelkezik, ugyanakkor a réz szakítószilárdsága csak 220–270 MPa.

A bronz vezetőképessége a tiszta réz vezetőképességének csupán 17% -a, a szakítószilárdsága pedig 400–970 MPa. A sárgaréz szakítószilárdsága 380-880 MPa, de elektromos vezetőképessége kétszer alacsonyabb, mint a réz elektromos vezetőképessége.

Ami a szupravezetők új anyagát illeti, itt a szakítószilárdság eléri az 1200 MPa-t, és az elektromos vezetőképesség csak kissé alacsonyabb a réz elektromos vezetőképességénél.

Tehát a nagy mechanikai jellemzőkkel rendelkező szupravezetők egyszerűen nélkülözhetetlenek a nagy terepi impulzusmágnesek és a mágneses impulzus induktorok számára, repülési és űrtechnikához, a haditengerészethez és a védelmi iparhoz, valamint a nagysebességű vonatok érintkezővezetékeihez.

A huzalok szilárdsága egyszerűen az éghajlati viszonyok között is fontos, ahol a nedves hó és a szél szél gyakran vezetékek megszakadásához vezet, amelyet a települések áramkimaradása és a hosszú javítási munkák okoznak. Az idő múlásával a nanoszerkezetű vezetékek szinte biztosan segítenek megoldani ezt a problémát.

Lásd még:Nanogenerátorok - univerzális energiagenerátorok