Fordele og ulemper ved superledere

De fleste materialer, folk bruger, er isolatorer som f.eks. Plast eller ledere, som en aluminiumspotte eller et kobberkabel. Isolatorer viser meget høj modstandsdygtighed over for elektricitet. Ledere som kobber viser en vis modstand. En anden klasse af materialer viser slet ingen modstand, når de afkøles til meget lave temperaturer, køligere end den køligste fryser. Kaldet superledere, de blev opdaget i 1911. I dag revolutionerer de elnettet, mobiltelefonteknologien og medicinsk diagnose. Forskere arbejder på at få dem til at udføre ved stuetemperatur.

Fordel 1: Transformering af elnettet

Elnettet er blandt de største tekniske præstationer i det 20. århundrede. Efterspørgsel er imidlertid ved at overvælde den. For eksempel påvirkede den nordamerikanske blackout i 2003, som varede omkring fire dage, over 50 millioner mennesker og forårsagede omkring 6 milliarder dollars i økonomisk tab. Superlederteknologi leverer tabsløse ledninger og kabler og forbedrer pålideligheden og effektiviteten af ​​elnettet. Der er planer om at erstatte det nuværende elnet inden 2030 med et superledende elnet. Et superledende kraftsystem optager mindre fast ejendom og er begravet i jorden, meget forskelligt fra nutidens netlinjer.

instagram story viewer

Fordel 2: Forbedring af bredbåndstelekommunikation

Bredbåndstelekommunikationsteknologi, som fungerer bedst ved gigahertz-frekvenser, er meget nyttig til at forbedre effektiviteten og pålideligheden af ​​mobiltelefoner. Sådanne frekvenser er meget vanskelige at opnå med halvlederbaserede kredsløb. Imidlertid er de let opnået af Hypres's superlederbaserede modtager ved hjælp af en teknologi kaldet hurtig single flux quantum eller RSFQ, integreret kredsløbsmodtager. Det fungerer ved hjælp af en 4-kelvin kryokøler. Denne teknologi vises i mange mobiltelefonmodtagersendertårne.

Fordel 3: Hjælp til medicinsk diagnose

En af de første store anvendelser af superledningsevne er i medicinsk diagnose. Magnetisk resonansbilleddannelse, eller MR, bruger kraftige superledende magneter til at producere store og ensartede magnetfelter inde i patientens krop. MR-scannere, der indeholder flydende helium-kølesystem, opfanger, hvordan disse magnetfelter reflekteres af organer i kroppen. Maskinen producerer til sidst et billede. MR-maskiner er overlegen i forhold til røntgenteknologi til at stille en diagnose. Paul Leuterbur og Sir Peter Mansfield blev tildelt 2003 Nobelprisen i fysiologi eller medicin "for deres opdagelser vedrørende magnetisk resonansbilleddannelse, "der ligger til grund for betydningen af ​​MR og underforstået superledere til medicin.

Ulemper ved superledere

Superledende materialer kun superledende, når de holdes under en given temperatur kaldet overgangstemperaturen. For nuværende kendte praktiske superledere er temperaturen meget under 77 Kelvin, temperaturen for flydende nitrogen. At holde dem under denne temperatur involverer en masse dyr kryogen teknologi. Således vises superledere stadig ikke i de fleste dagligdags elektronik. Forskere arbejder på at designe superledere, der kan fungere ved stuetemperatur.

Teachs.ru
  • Del
instagram viewer