Содержание

• Преимущество 1: Преобразование электросети
• Преимущество 2: Улучшение широкополосной связи
• Преимущество 3: Помощь в медицинской диагностике
• Недостатки сверхпроводников

Большинство материалов, которые используют люди, разделены на изоляторы, такие как пластмассы, или проводники, такие как алюминиевый горшок или медный кабель. Изоляторы обладают очень высоким сопротивлением электричеству. Такие проводники, как медь, обладают некоторым сопротивлением. Другой класс материалов вообще не имеет сопротивления при охлаждении до очень низких температур, более холодных, чем самый холодный морозильник. Названные сверхпроводниками, они были открыты в 1911 году. Сегодня они революционизируют электросеть, технологии сотовых телефонов и медицинскую диагностику. Ученые работают над тем, чтобы заставить их работать при комнатной температуре.

Преимущество 1: Преобразование электросети

Электросеть - одно из величайших достижений инженерной мысли ХХ века, но спрос на нее вот-вот превысит. Например, отключение электроэнергии в США в 2003 году, продолжавшееся около четырех дней, затронуло более 50 миллионов человек и привело к экономическому ущербу в размере около 13 миллиардов реалов. Сверхпроводящая технология обеспечивает меньшие потери в проводах и кабелях и повышает надежность и эффективность энергосистемы. Планируется заменить текущую сетку сверхпроводящей. Сверхпроводящая энергетическая система занимает меньше места и зарыта в землю, что сильно отличается от линий сегодняшних сетей.

Преимущество 2: Улучшение широкополосной связи

Технология широкополосной связи, которая лучше всего работает на частотах гигагерца, очень полезна для повышения эффективности и надежности сотовых телефонов. Эти частоты очень трудно достичь сверхпроводящим приемником Hypres, использующим технологию, называемую быстрым квантом одиночного потока (RSFQ), приемником на интегральной схеме. Он работает с помощью криогенного холодильника на 4 кельвина. Эта технология используется во многих вышках для передачи сигналов сотовой связи.

Преимущество 3: Помощь в медицинской диагностике

Одно из первых широкомасштабных применений сверхпроводимости - в медицинской диагностике. Магнитно-резонансная томография, или МРТ, использует сильные сверхпроводящие магниты для создания больших однородных магнитных полей внутри тела пациента. Сканеры МРТ, которые содержат систему охлаждения жидким гелием, определяют, как эти магнитные поля отражаются органами в теле. Машина в конце выдает изображение. При постановке диагноза аппараты МРТ превосходят рентгеновские аппараты. Пол Лейтербур и сэр. Питер Мэнсфилд был удостоен в 2003 году Нобелевской премии по физиологии и медицине «за открытия в области магнитно-резонансной томографии», основанные на важности МРТ и значении сверхпроводников для медицины.

Недостатки сверхпроводников

Сверхпроводящие материалы обладают сверхпроводимостью только тогда, когда их поддерживают ниже определенной температуры, называемой температурой перехода. Для практических сверхпроводников, известных сегодня, температура значительно ниже 77 Кельвина, температуры жидкого азота. Поддержание их ниже этой температуры требует использования криогенных технологий, которые очень дороги. Таким образом, сверхпроводники еще не используются в повседневной электронике. Ученые работают над созданием сверхпроводников, способных работать при комнатной температуре.