Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των υπεραγωγών

Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι είναι μονωτές, όπως πλαστικό ή αγωγοί, όπως ένα δοχείο αλουμινίου ή ένα χαλκό καλώδιο. Οι μονωτές παρουσιάζουν πολύ υψηλή αντίσταση στην ηλεκτρική ενέργεια. Αγωγοί όπως ο χαλκός δείχνουν κάποια αντίσταση. Μια άλλη κατηγορία υλικών δεν παρουσιάζει καθόλου αντίσταση όταν ψύχεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, πιο κρύο από τον πιο δροσερό καταψύκτη. Ονομάστηκαν υπεραγωγοί, ανακαλύφθηκαν το 1911. Σήμερα, φέρνουν επανάσταση στο ηλεκτρικό δίκτυο, στην τεχνολογία κινητών τηλεφώνων και στην ιατρική διάγνωση. Οι επιστήμονες εργάζονται για να τους κάνουν να αποδώσουν σε θερμοκρασία δωματίου.

Το ηλεκτρικό δίκτυο είναι ένα από τα μεγαλύτερα μηχανολογικά επιτεύγματα του 20ού αιώνα. Η ζήτηση, ωστόσο, πρόκειται να την κατακλύσει. Για παράδειγμα, η διακοπή ρεύματος της Βόρειας Αμερικής του 2003, η οποία διήρκεσε περίπου τέσσερις ημέρες, επηρέασε πάνω από 50 εκατομμύρια άτομα και προκάλεσε οικονομική απώλεια περίπου 6 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Η τεχνολογία υπεραγωγών παρέχει καλώδια και καλώδια χωρίς απώλειες και βελτιώνει την αξιοπιστία και την απόδοση του ηλεκτρικού δικτύου. Έχουν δρομολογηθεί σχέδια για την αντικατάσταση έως το 2030 του παρόντος ηλεκτρικού δικτύου με ένα υπεραγώγιμο δίκτυο ισχύος. Ένα σύστημα υπεραγωγικής ισχύος καταλαμβάνει λιγότερα ακίνητα και είναι θαμμένο στο έδαφος, πολύ διαφορετικό από τις σημερινές γραμμές δικτύου.

Η τεχνολογία τηλεπικοινωνιών ευρείας ζώνης, η οποία λειτουργεί καλύτερα στις συχνότητες gigahertz, είναι πολύ χρήσιμη για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας των κινητών τηλεφώνων. Τέτοιες συχνότητες είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν με κύκλωμα που βασίζεται σε ημιαγωγούς. Ωστόσο, επιτεύχθηκαν εύκολα από τον δέκτη που βασίζεται σε υπεραγωγούς της Hypres, χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που ονομάζεται κβαντική γρήγορη μονή ροή, ή δέκτη ολοκληρωμένου κυκλώματος RSFQ. Λειτουργεί με τη βοήθεια ενός κρυοψύκτη 4-kelvin. Αυτή η τεχνολογία εμφανίζεται σε πολλούς πύργους πομπού δέκτη κινητού τηλεφώνου.

Μία από τις πρώτες εφαρμογές μεγάλης κλίμακας υπεραγωγιμότητας είναι η ιατρική διάγνωση. Η μαγνητική τομογραφία, ή η μαγνητική τομογραφία, χρησιμοποιεί ισχυρούς υπεραγωγούς μαγνήτες για την παραγωγή μεγάλων και ομοιόμορφων μαγνητικών πεδίων μέσα στο σώμα του ασθενούς. Οι σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας, οι οποίοι περιέχουν υγρό σύστημα ψύξης ηλίου, συλλέγουν πώς αυτά τα μαγνητικά πεδία αντανακλούν τα όργανα του σώματος. Η μηχανή παράγει τελικά μια εικόνα. Οι μηχανές μαγνητικής τομογραφίας είναι ανώτερες από την τεχνολογία ακτίνων Χ στην παραγωγή μιας διάγνωσης. Ο Paul Leuterbur και ο Sir Peter Mansfield απονεμήθηκαν το βραβείο Νόμπελ του 2003 στη φυσιολογία ή την ιατρική, "για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, "υποκείμενη στη σημασία της μαγνητικής τομογραφίας (MRI), και με έμμεσο υπεραγωγό, σε φάρμακο.

Υπεραγώγιμα υλικά υπεραγωγών μόνο όταν διατηρούνται κάτω από μια δεδομένη θερμοκρασία που ονομάζεται θερμοκρασία μετάβασης. Για τους σήμερα γνωστούς πρακτικούς υπεραγωγούς, η θερμοκρασία είναι πολύ κάτω από 77 Kelvin, η θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Η διατήρησή τους κάτω από αυτήν τη θερμοκρασία συνεπάγεται πολλή ακριβή κρυογονική τεχνολογία. Έτσι, οι υπεραγωγοί εξακολουθούν να μην εμφανίζονται στα περισσότερα ηλεκτρονικά είδη καθημερινής χρήσης. Οι επιστήμονες εργάζονται για το σχεδιασμό υπεραγωγών που μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασία δωματίου.