Дослідники Х'юстонського університету досліджують межі надпровідності при кімнатній температурі.
Простіше кажучи, надпровідність між двома або більше об’єктами означає нульову втрату електроенергії. Це означає, що електрика передається між цими об’єктами без втрат енергії.
Багато природних елементів і мінералів, таких як свинець і ртуть, мають надпровідні властивості. І є сучасні додатки, які наразі використовують матеріали з надпровідними властивостями, включаючи апарати МРТ, поїзди на маглеву, електродвигуни та генератори.
Зазвичай надпровідність у матеріалах виникає при низьких температурах або при високих температурах при дуже високому тиску. Святий Грааль надпровідності сьогодні полягає в тому, щоб знайти або створити матеріали, які можуть передавати енергію між собою в середовищі кімнатної температури без тиску.
Якби ефективність надпровідників при кімнатній температурі можна було використовувати в масштабах для створення високоефективних систем передачі електроенергії для промисловості, торгівлі та транспорту, це було б революційним. Розгортання технології надпровідників кімнатної температури при атмосферному тиску прискорить електрифікацію нашого світу для його сталого розвитку. Технологія дозволяє нам виконувати більше роботи та використовувати менше природних ресурсів із меншим обсягом відходів для збереження навколишнього середовища.
Існує кілька систем з надпровідних матеріалів для передачі електроенергії на різних стадіях розвитку. Тим часом дослідники з Університету Х'юстона проводять експерименти для пошуку надпровідності в середовищі кімнатної температури та атмосферного тиску.
Пол Чу, директор-засновник і головний науковець Техаського центру надпровідності в UH і Лянцзи Денг, асистент професора, вибрали FeSe (селенід заліза (II)) для своїх експериментів, оскільки він має просту структуру, а також великий Tc (надпровідна критична температура) посилення під тиском.
Чу і Ден розробили процес гасіння тиском (PQP), в якому вони спочатку прикладають тиск до своїх зразків при кімнатній температурі, щоб підвищити надпровідність, охолоджують їх до обраної нижчої температури, а потім повністю звільняють прикладений тиск, зберігаючи при цьому. підвищені надпровідні властивості.
Концепція PQP не нова, але PQP Чу і Денга — це перший раз, коли вона була використана для збереження підвищеної надпровідності високого тиску у високотемпературному надпровіднику (HTS) при атмосферному тиску. Висновки опубліковані в Журнал надпровідності та нового магнетизму.
«Ми витрачаємо близько 10% електроенергії під час передачі, це величезна кількість. Якби у нас були надпровідники для передачі електроенергії без втрати енергії, ми б в основному змінили світ, транспорт і передача електроенергії були б революційними», – сказав Чу. «Якщо цей процес можна використовувати, ми зможемо створити матеріали, які могли б передавати електрику від місця, де ви її виробляєте, аж до місць за тисячі миль без втрати енергії».
Їхній процес був натхненний покійним Полом Дувезом, видатним матеріалознавцем, інженером і металургом з Каліфорнійського технологічного інституту, який вказав, що більшість сплавів, які використовуються в промисловості, є метастабільними або хімічно нестабільними при атмосферному тиску та кімнатній температурі, і ці Метастабільні фази володіють бажаними та/або покращеними властивостями, яких не вистачає їхнім стабільним аналогам, відзначили Чу і Ден у своєму дослідженні.
Прикладами цих матеріалів є діаманти, високотемпературні матеріали для 3D-друку, чорний фосфор і навіть берилій мідь, яка, зокрема, використовується для виготовлення інструментів для використання у вибухонебезпечних середовищах, таких як нафтові вишки та елеватори.
«Кінцевою метою цього експерименту було підняти температуру вище кімнатної, зберігаючи при цьому надпровідні властивості матеріалу», — сказав Чу. «Якщо цього вдасться досягти, то кріогеніка більше не буде потрібна для роботи машин, які використовують надпровідний матеріал, як-от апарат МРТ, і тому ми раді цьому».
Посилання: «Утримання та вивчення фаз, індукованих високим тиском у надпровідниках високої та кімнатної температури», К. Ч. Чу, Л. З. Денг та З. Ву, 20 січня 2022 р., Журнал надпровідності та нового магнетизму.
DOI: 10.1007/s10948-021-06117-0
