La plupart des matériaux que les gens utilisent sont des isolants, comme le plastique, ou des conducteurs, comme un pot en aluminium ou un câble en cuivre. Les isolants présentent une très haute résistance à l'électricité. Les conducteurs comme le cuivre présentent une certaine résistance. Une autre classe de matériaux ne montre aucune résistance lorsqu'elle est refroidie à des températures très basses, plus froides que le congélateur le plus froid. Appelés supraconducteurs, ils ont été découverts en 1911. Aujourd'hui, ils révolutionnent le réseau électrique, la technologie des téléphones portables et le diagnostic médical. Les scientifiques travaillent pour les faire fonctionner à température ambiante.
Avantage 1: Transformer le réseau électrique
Le réseau électrique est l'une des plus grandes réalisations d'ingénierie du 20e siècle. La demande, cependant, est sur le point de la submerger. Par exemple, la panne d'électricité nord-américaine de 2003, qui a duré environ quatre jours, a touché plus de 50 millions de personnes et causé environ 6 milliards de dollars de pertes économiques. La technologie supraconductrice fournit des fils et des câbles sans perte et améliore la fiabilité et l'efficacité du réseau électrique. Des plans sont en cours pour remplacer d'ici 2030 le réseau électrique actuel par un réseau électrique supraconducteur. Un système d'alimentation supraconducteur occupe moins d'espace et est enterré dans le sol, tout à fait différent des lignes de réseau actuelles.
Avantage 2: Améliorer les télécommunications à large bande
La technologie des télécommunications à large bande, qui fonctionne mieux aux fréquences gigahertz, est très utile pour améliorer l'efficacité et la fiabilité des téléphones portables. De telles fréquences sont très difficiles à atteindre avec des circuits à base de semi-conducteurs. Cependant, ils ont été facilement atteints par le récepteur à base de supraconducteurs d'Hypres, en utilisant une technologie appelée récepteur à circuit intégré rapide à flux unique ou RSFQ. Il fonctionne à l'aide d'un cryoréfrigérateur de 4 kelvins. Cette technologie apparaît dans de nombreuses tours émettrices de récepteurs de téléphones portables.
Avantage 3: Aider le diagnostic médical
L'une des premières applications à grande échelle de la supraconductivité est le diagnostic médical. L'imagerie par résonance magnétique, ou IRM, utilise de puissants aimants supraconducteurs pour produire des champs magnétiques larges et uniformes à l'intérieur du corps du patient. Les scanners IRM, qui contiennent un système de réfrigération à l'hélium liquide, détectent comment ces champs magnétiques sont réfléchis par les organes du corps. La machine finit par produire une image. Les appareils d'IRM sont supérieurs à la technologie des rayons X pour établir un diagnostic. Paul Leuterbur et Sir Peter Mansfield ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2003, « pour leurs découvertes concernant l'imagerie par résonance magnétique", sous-tendant l'importance de l'IRM, et par implication des supraconducteurs, pour Médicament.
Inconvénients des supraconducteurs
Les matériaux supraconducteurs ne sont supraconducteurs que lorsqu'ils sont maintenus en dessous d'une température donnée appelée température de transition. Pour les supraconducteurs pratiques actuellement connus, la température est bien inférieure à 77 Kelvin, la température de l'azote liquide. Les maintenir en dessous de cette température implique de nombreuses technologies cryogéniques coûteuses. Ainsi, les supraconducteurs n'apparaissent toujours pas dans la plupart des appareils électroniques de tous les jours. Les scientifiques travaillent à la conception de supraconducteurs pouvant fonctionner à température ambiante.