Výzkumníci z University of Houston zkoumající hranice supravodivosti při pokojové teplotě.
Zjednodušeně řečeno, supravodivost mezi dvěma nebo více objekty znamená nulové plýtvání elektřinou. To znamená, že elektřina se mezi těmito objekty přenáší bez ztráty energie.
Mnoho přirozeně se vyskytujících prvků a minerálů, jako je olovo a rtuť, má supravodivé vlastnosti. A existují moderní aplikace, které v současnosti využívají materiály se supravodivými vlastnostmi, včetně MRI strojů, maglevových vlaků, elektromotorů a generátorů.
Obvykle k supravodivosti v materiálech dochází v prostředí s nízkou teplotou nebo při vysokých teplotách a velmi vysokých tlacích. Svatým grálem supravodivosti je dnes najít nebo vytvořit materiály, které dokážou mezi sebou přenášet energii v prostředí bez tlaku při pokojové teplotě.
Pokud by účinnost supravodičů při pokojové teplotě mohla být aplikována v měřítku k vytvoření vysoce účinných systémů přenosu elektrické energie pro průmysl, obchod a dopravu, bylo by to revoluční. Nasazení technologie supravodičů pokojové teploty při atmosférickém tlaku by urychlilo elektrifikaci našeho světa pro jeho udržitelný rozvoj. Technologie nám umožňuje dělat více práce a využívat méně přírodních zdrojů s nižším odpadem, abychom chránili životní prostředí.
Existuje několik systémů supravodivých materiálů pro elektrický přenos v různých fázích vývoje. Mezitím výzkumníci z University of Houston provádějí experimenty, aby hledali supravodivost v prostředí pokojové teploty a atmosférického tlaku.
Paul Chu, zakládající ředitel a hlavní vědecký pracovník Texaského centra pro supravodivost UH a Liangzi Deng, odborný asistent, si pro své experimenty vybrali FeSe (Iron (II) Selenid), protože má jednoduchou strukturu a také skvělé Tc (supravodivá kritická teplota) vylepšení pod tlakem.
Chu a Deng vyvinuli proces tlakového zhášení (PQP), při kterém nejprve aplikují tlak na své vzorky při pokojové teplotě, aby zvýšili supravodivost, ochladili je na zvolenou nižší teplotu a poté zcela uvolnili aplikovaný tlak, přičemž si stále zachovávají vylepšené supravodivé vlastnosti.
Koncepce PQP není nová, ale Chu a Dengův PQP je poprvé, kdy byl použit k zachování vysokotlaké supravodivosti ve vysokoteplotním supravodiče (HTS) při atmosférickém tlaku. Zjištění jsou zveřejněna v Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.
„Při přenosu plýtváme asi 10 % elektřiny, to je obrovské číslo. Kdybychom měli supravodiče pro přenos elektřiny s nulovým plýtváním energií, v podstatě bychom změnili svět, doprava a přenos elektřiny by přinesl revoluci, “řekl Chu. "Pokud lze tento proces použít, můžeme vytvořit materiály, které by mohly přenášet elektřinu z místa, kde ji vyrábíte, až do míst vzdálených tisíce kilometrů bez ztráty energie."
Jejich proces byl inspirován zesnulým Polem Duwezem, prominentním materiálovým vědcem, inženýrem a metalurgem na California Institute of Technology, který poukázal na to, že většina slitin používaných v průmyslových aplikacích je metastabilní nebo chemicky nestabilní při atmosférickém tlaku a pokojové teplotě. metastabilní fáze mají požadované a/nebo vylepšené vlastnosti, které jejich stabilní protějšky postrádají, poznamenali Chu a Deng ve své studii.
Příklady těchto materiálů zahrnují diamanty, materiály pro vysokoteplotní 3D tisk, černý fosfor a dokonce i berylliovou měď, která se používá zejména k výrobě nástrojů pro použití ve vysoce výbušných prostředích, jako jsou ropné plošiny a obilní výtahy.
"Konečným cílem tohoto experimentu bylo zvýšit teplotu nad pokojovou teplotu při zachování supravodivých vlastností materiálu," řekl Chu. "Pokud toho bude možné dosáhnout, kryogenika již nebude potřeba k provozu strojů, které používají supravodivý materiál jako MRI zařízení, a proto jsme z toho nadšení."
Reference: „The Retention and Study of High Pressure-Induced Phases in High- and Room-Temperature Superconductors“ od CW Chu, LZ Deng a Z. Wu, 20. ledna 2022, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.
DOI: 10.1007/s10948-021-06117-0
