A Houstoni Egyetem kutatói a szobahőmérsékletű szupravezetés határait kutatják.
A legegyszerűbb megfogalmazásban a két vagy több objektum közötti szupravezetés nulla pazarló elektromosságot jelent. Ez azt jelenti, hogy az elektromosságot energiaveszteség nélkül továbbítják ezen objektumok között.
Számos természetben előforduló elem és ásvány, például az ólom és a higany szupravezető tulajdonságokkal rendelkezik. És vannak olyan modern alkalmazások, amelyek jelenleg szupravezető tulajdonságokkal rendelkező anyagokat használnak, beleértve az MRI-gépeket, a maglev-vonatokat, az elektromos motorokat és a generátorokat.
Általában az anyagok szupravezetése alacsony hőmérsékletű környezetben vagy magas hőmérsékleten, nagyon magas nyomáson történik. A szupravezetés szent grálja ma olyan anyagok megtalálása vagy létrehozása, amelyek nem nyomás alatt álló szobahőmérsékletű környezetben képesek energiát átadni egymás között.
Ha a szupravezetők szobahőmérsékleten történő hatékonyságát nagymértékben alkalmaznák nagy hatékonyságú elektromos energiaátviteli rendszerek létrehozására az ipar, a kereskedelem és a közlekedés számára, az forradalmi lenne. A szobahőmérsékletű, légköri nyomású szupravezetők technológiájának bevezetése felgyorsítaná világunk villamosítását a fenntartható fejlődés érdekében. A technológia lehetővé teszi, hogy több munkát végezzünk és kevesebb természeti erőforrást használjunk kevesebb hulladékkal a környezet megőrzése érdekében.
Néhány szupravezető anyagrendszer létezik elektromos átvitelre a fejlesztés különböző szakaszaiban. Eközben a Houstoni Egyetem kutatói kísérleteket végeznek, hogy szupravezetést keressenek szobahőmérsékletű és légköri nyomású környezetben.
Paul Chu, a Texasi Szupravezetési Központ alapító igazgatója és vezető tudósa UH és Liangzi Deng, kutatási adjunktus a FeSe-t (vas(II)-szelenid) választotta kísérleteikhez, mert annak egyszerű szerkezete és nagy Tc-je van.szupravezető kritikus hőmérséklet) fokozása nyomás alatt.
Chu és Deng kifejlesztett egy nyomáskioltó eljárást (PQP), amelynek során először szobahőmérsékleten nyomást gyakorolnak a mintáikra a szupravezetés fokozása érdekében, lehűtik őket egy választott alacsonyabb hőmérsékletre, majd teljesen felengedik az alkalmazott nyomást, miközben továbbra is megtartják. a fokozott szupravezető tulajdonságok.
A PQP koncepciója nem új, de Chu és Deng PQP-je az első alkalom, hogy a magas hőmérsékletű szupravezető (HTS) nagynyomású szupravezető képességének megtartására légköri nyomáson alkalmazzák. Az eredményeket a Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.
„A villamos energia körülbelül 10%-át pazaroljuk el az átvitel során, ez óriási szám. Ha olyan szupravezetőink lennének, amelyek nulla energiapazarlás mellett továbbítanák az elektromosságot, akkor alapvetően megváltoztatnánk a világot, forradalmasítanánk a közlekedést és az elektromos áram átvitelét” – mondta Chu. "Ha ezt a folyamatot fel tudjuk használni, olyan anyagokat tudunk létrehozni, amelyek energiaveszteség nélkül továbbíthatják az elektromosságot az előállítás helyéről egészen a több ezer mérföldre lévő helyekre."
Eljárásukat a néhai Pol Duwez, a California Institute of Technology kiemelkedő anyagtudósa, mérnöke és kohásza ihlette, aki rámutatott, hogy az ipari alkalmazásokban használt ötvözetek többsége metastabil vagy kémiailag instabil légköri nyomáson és szobahőmérsékleten. a metastabil fázisok olyan kívánt és/vagy fokozott tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek stabil társaikból hiányoznak, Chu és Deng megjegyezte tanulmányukban.
Ilyen anyagok például a gyémántok, a magas hőmérsékletű 3D-nyomtatási anyagok, a fekete foszfor és még a berillium réz is, amelyet különösen robbanásveszélyes környezetben, például olajfúrótornyokon és gabonafelvonókban használható eszközök készítésére használnak.
"A kísérlet végső célja az volt, hogy a hőmérsékletet szobahőmérséklet fölé emelje, miközben megőrzi az anyag szupravezető tulajdonságait" - mondta Chu. "Ha ez elérhető, akkor a kriogenikára többé nem lesz szükség olyan szupravezető anyagokat használó gépek működtetéséhez, mint például egy MRI-készülék, és ezért örülünk ennek."
Hivatkozás: „A nagynyomású indukált fázisok megtartása és tanulmányozása nagy- és szobahőmérsékletű szupravezetőkben”, CW Chu, LZ Deng és Z. Wu, 20. január 2022. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.
DOI: 10.1007/s10948-021-06117-0
