Что такое сверхпроводимость?

Сверхпроводимость

si

Все материалы, существующие на нашей планете (и не только), можно разделить по их способности проводить электрический ток на три категории: проводники (хорошо проводят ток), диэлектрики (не проводят ток) и полупроводники (проводят ток, но не очень хорошо). Проводники – это, в основном, металлы, например медь и алюминий, из которых сделаны провода в наших с Вами домах. Диэлектрики – такие материалы, как пластмасса, изолента (ее так назвали, потому что она изолирует провода, чтобы электрика не шибануло током, если он решил починить розетку ). Полупроводники – это материалы, которые слабо проводят ток (если до него дотронуться, то не шибанет), например кремний (применяется в электронике, из него делают разные штуки типа диодов и транзисторов). Для удобства можно также сказать, что проводники обладают маленьким сопротивлением к прохождению электрического тока, а диэлектрики (изоляторы) обладают большим сопротивлением, то есть ток по ним не идет (не хватает силенок).

А теперь давайте представим, что ток может проходить по материалу вообще без сопротивления (просто пулей). Представили? Поздравляю, Вы сейчас поняли, что  такое сверхпроводник! То есть материал, по которому ток проходит без малейшего сопротивления! Какие открываются возможности! Можно сделать все провода из сверхпроводников, и тогда электроэнергия подешевеет в разы, не нужно будет вешать толстенные провода на столбы, чтобы доставить электричество в каждый дом, достаточно будет тоненьких проводков. Так как затраты на передачу тока снизятся практически до нуля, наши смартфоны будут меньше сажать аккумуляторы и т д и т п.

Но! Есть одно маленькое но! Температура, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние составляет примерно минус 270 – минус 250 градусов. Отсюда и все проблемы, поэтому провода делают до сих пор из меди (хотя можно делать из серебра или золота, которые лучше проводят ток, но я думаю золотые провода, это так же дорого как и золотые унитазы). Но как золото нашло свое применение в качестве проводника, например из него делают контакты микросхем на космических кораблях или контакты на компьютерных процессорах, так и сверхпроводники нашли свое.

Сверхпроводящими материалами являются ниобий, вольфрам, олово, цинк и т д. Как я уже говорил, они переходят в сверхпроводящее состояние при температурах около минус 270 градусов, и чтобы охлаждать эти материалы, затрачивается намного больше средств, чем они дают выигрыш (их нужно охлаждать жидким гелием, это жесть как дорого!). Но наука не стоит на месте, одним из основных направлений ученых-физиков в середине двадцатого века (не так уж и давно), был поиск сверхпроводящих материалов с более высокой рабочей температурой (в идеале, чтобы они могли работать при комнатной температуре). И им удалось значительно поднять рабочую температуру. Буквально пару лет назад открыли сверхпроводник (на основе соединения YBa2Cu3O), который может работать всего при минус 130 градусов (это не сарказм, а действительно крутой прогресс, их можно охлаждать жидким азотом, который сегодня свободно получают в больших количествах).

Работы в этом направлении ведутся по сей день, и уже предсказывают сверхпроводники всего при минус 70 градусах (сделанные из вонючего сероводорода), а это очень крутое достижение!

Ведь даже при нынешнем состоянии дел сверхпроводники используют для создания сильных магнитных полей, поездов на магнитной подушке, для создания сверхчувствительных магнитных датчиков, а также для ячеек памяти в квантовых компьютерах!

 


Anton

Автор блога