I vantaggi e gli svantaggi dei superconduttori

La maggior parte dei materiali utilizzati dalle persone sono isolanti, come la plastica, o conduttori, come una pentola di alluminio o un cavo di rame. Gli isolanti mostrano una resistenza molto elevata all'elettricità. Conduttori come il rame mostrano una certa resistenza. Un'altra classe di materiali non mostra alcuna resistenza quando viene raffreddata a temperature molto basse, più fredde del congelatore più freddo. Chiamati superconduttori, furono scoperti nel 1911. Oggi stanno rivoluzionando la rete elettrica, la tecnologia dei telefoni cellulari e la diagnosi medica. Gli scienziati stanno lavorando per farli funzionare a temperatura ambiente.

Vantaggio 1: Trasformare la rete elettrica

La rete elettrica è tra le più grandi conquiste ingegneristiche del XX secolo. La domanda, tuttavia, sta per travolgerla. Ad esempio, il blackout nordamericano del 2003, durato circa quattro giorni, ha colpito oltre 50 milioni di persone e ha causato perdite economiche per circa 6 miliardi di dollari. La tecnologia dei superconduttori fornisce fili e cavi senza perdite e migliora l'affidabilità e l'efficienza della rete elettrica. Sono in corso piani per sostituire entro il 2030 l'attuale rete elettrica con una rete elettrica superconduttiva. Un sistema di alimentazione superconduttore occupa meno spazio ed è sepolto nel terreno, in modo molto diverso dalle attuali linee di rete.

Vantaggio 2: miglioramento delle telecomunicazioni a banda larga

La tecnologia delle telecomunicazioni a banda larga, che funziona al meglio alle frequenze gigahertz, è molto utile per migliorare l'efficienza e l'affidabilità dei telefoni cellulari. Tali frequenze sono molto difficili da ottenere con circuiti basati su semiconduttori. Tuttavia, sono stati facilmente raggiunti dal ricevitore basato su superconduttore di Hypres, utilizzando una tecnologia chiamata ricevitore a circuito integrato rapido a flusso singolo, o RSFQ. Funziona con l'ausilio di un criorefrigeratore a 4 kelvin. Questa tecnologia è presente in molte torri trasmittenti di ricevitori di telefoni cellulari.

Vantaggio 3: aiutare la diagnosi medica

Una delle prime applicazioni su larga scala della superconduttività è nella diagnosi medica. La risonanza magnetica, o MRI, utilizza potenti magneti superconduttori per produrre campi magnetici ampi e uniformi all'interno del corpo del paziente. Gli scanner MRI, che contengono un sistema di refrigerazione ad elio liquido, rilevano come questi campi magnetici vengono riflessi dagli organi del corpo. La macchina alla fine produce un'immagine. Le macchine per la risonanza magnetica sono superiori alla tecnologia a raggi X nel produrre una diagnosi. Paul Leuterbur e Sir Peter Mansfield hanno ricevuto il premio Nobel 2003 per la fisiologia o la medicina, "per le loro scoperte discover riguardante la risonanza magnetica", alla base del significato della risonanza magnetica e, di conseguenza, dei superconduttori, per medicinale.

Svantaggi dei superconduttori

I materiali superconduttori sono superconduttori solo se mantenuti al di sotto di una data temperatura chiamata temperatura di transizione. Per i superconduttori pratici attualmente noti, la temperatura è molto inferiore a 77 Kelvin, la temperatura dell'azoto liquido. Tenerli al di sotto di quella temperatura richiede un sacco di costose tecnologie criogeniche. Pertanto, i superconduttori non compaiono ancora nella maggior parte dei dispositivi elettronici di tutti i giorni. Gli scienziati stanno lavorando alla progettazione di superconduttori in grado di funzionare a temperatura ambiente.

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