Περιεχόμενο
- Πλεονέκτημα 1: Μετασχηματισμός του ηλεκτρικού δικτύου
- Πλεονέκτημα 2: Βελτίωση της ευρείας ζώνης τηλεπικοινωνιών
- Πλεονέκτημα 3: Βοηθητική Ιατρική Διάγνωση
- Μειονεκτήματα των υπεραγωγών
Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι είναι μονωτήρες, όπως πλαστικό, ή αγωγοί, όπως ένα δοχείο αλουμινίου ή ένα χάλκινο καλώδιο. Οι μονωτήρες παρουσιάζουν πολύ υψηλή αντίσταση στην ηλεκτρική ενέργεια. Οι αγωγοί όπως ο χαλκός δείχνουν κάποια αντίσταση. Μια άλλη κατηγορία υλικών δεν δείχνει καθόλου αντίσταση όταν ψύχεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, πιο δροσερή από τον ψυχρότερο καταψύκτη. Ονομάζονται υπεραγωγοί, ανακαλύφθηκαν το 1911. Σήμερα επαναστατώνουν το ηλεκτρικό δίκτυο, την τεχνολογία κυττάρων και την ιατρική διάγνωση. Οι επιστήμονες εργάζονται για να τις κάνουν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου.
Πλεονέκτημα 1: Μετασχηματισμός του ηλεκτρικού δικτύου
Το ηλεκτρικό δίκτυο είναι ένα από τα μεγαλύτερα τεχνικά επιτεύγματα του 20ου αιώνα. Η ζήτηση, ωστόσο, πρόκειται να την κατακλύσει. Για παράδειγμα, η βόρεια αμερικανική συσκότιση του 2003, η οποία διήρκεσε περίπου τέσσερις ημέρες, επηρέασε πάνω από 50 εκατομμύρια άτομα και προκάλεσε οικονομικές απώλειες ύψους περίπου 6 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Η τεχνολογία υπεραγωγών παρέχει καλώδια και καλώδια χωρίς απώλειες και βελτιώνει την αξιοπιστία και την αποδοτικότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Τα σχέδια βρίσκονται σε εξέλιξη για την αντικατάσταση του υφιστάμενου ηλεκτρικού ρεύματος από το 2030 με ένα υπεραγώγιμο ηλεκτρικό δίκτυο. Ένα υπεραγωγικό σύστημα ισχύος καταλαμβάνει λιγότερη ακίνητη περιουσία και είναι θαμμένο στο έδαφος, αρκετά διαφορετικό από τις σημερινές γραμμές πλέγματος.
Πλεονέκτημα 2: Βελτίωση της ευρείας ζώνης τηλεπικοινωνιών
Η τεχνολογία τηλεπικοινωνιών ευρείας ζώνης, η οποία λειτουργεί καλύτερα στις συχνότητες gigahertz, είναι πολύ χρήσιμη για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της αξιοπιστίας των κινητών τηλεφώνων. Τέτοιες συχνότητες είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν με κυκλώματα που βασίζονται σε ημιαγωγούς. Ωστόσο, έχουν επιτευχθεί εύκολα από δέκτη βασισμένο σε υπεραγωγούς Hypress, χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που ονομάζεται γρήγορη κβάντα μίας ροής ή RSFQ δέκτη ολοκληρωμένου κυκλώματος. Λειτουργεί με τη βοήθεια ενός κρυο-ψύκτη 4-Kelvin. Αυτή η τεχνολογία εμφανίζεται σε πολλούς πύργους πομπού δέκτη κινητού τηλεφώνου.
Πλεονέκτημα 3: Βοηθητική Ιατρική Διάγνωση
Μια από τις πρώτες εφαρμογές μεγάλης κλίμακας υπεραγωγιμότητας είναι η ιατρική διάγνωση. Η απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό ή μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιεί ισχυρούς υπεραγώγιμους μαγνήτες για την παραγωγή μεγάλων και ομοιόμορφων μαγνητικών πεδίων μέσα στο σώμα των ασθενών. Οι σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας, οι οποίοι περιέχουν σύστημα ψύξης υγρού ηλίου, παραλαμβάνουν πώς αυτά τα μαγνητικά πεδία αντανακλώνται από τα όργανα του σώματος. Το μηχάνημα τελικά παράγει μια εικόνα. Οι μηχανές μαγνητικής τομογραφίας είναι ανώτερες από την τεχνολογία ακτίνων Χ για την παραγωγή διάγνωσης. Ο Paul Leuterbur και ο Sir Peter Mansfield απονεμήθηκαν το βραβείο Νόμπελ για τη φυσιολογία και την ιατρική του 2003, "για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού", υπογραμμίζοντας τη σημασία της μαγνητικής τομογραφίας και, συνεπώς, των υπεραγωγών, στην ιατρική.
Μειονεκτήματα των υπεραγωγών
Υπεραγώγιμο υπεραγώγιμο υλικό μόνο όταν διατηρείται κάτω από μια δεδομένη θερμοκρασία που ονομάζεται θερμοκρασία μετάβασης. Για τους επί του παρόντος γνωστούς πρακτικούς υπεραγωγούς, η θερμοκρασία είναι πολύ μικρότερη από 77 Kelvin, η θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Η διατήρησή τους κάτω από αυτή τη θερμοκρασία συνεπάγεται πολύ ακριβά κρυογονική τεχνολογία. Έτσι, οι υπεραγωγοί εξακολουθούν να μην εμφανίζονται στις περισσότερες καθημερινές ηλεκτρονικές συσκευές. Οι επιστήμονες εργάζονται στο σχεδιασμό υπεραγωγών που μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου.