As vantagens e desvantagens dos supercondutores

A maioria dos materiais que as pessoas usam são isolantes, como plástico, ou condutores, como uma panela de alumínio ou um cabo de cobre. Os isoladores apresentam uma resistência muito elevada à eletricidade. Condutores como o cobre apresentam alguma resistência. Outra classe de materiais não apresenta resistência alguma quando resfriados a temperaturas muito baixas, mais frios do que o freezer mais frio. Chamados de supercondutores, eles foram descobertos em 1911. Hoje, eles estão revolucionando a rede elétrica, a tecnologia da telefonia celular e o diagnóstico médico. Os cientistas estão trabalhando para fazê-los funcionar em temperatura ambiente.

A rede de energia elétrica está entre as maiores conquistas da engenharia do século XX. A demanda, no entanto, está prestes a superá-lo. Por exemplo, o apagão norte-americano de 2003, que durou cerca de quatro dias, afetou mais de 50 milhões de pessoas e causou perdas econômicas de cerca de US $ 6 bilhões. A tecnologia de supercondutor fornece fios e cabos sem perdas e melhora a confiabilidade e eficiência da rede elétrica. Planos estão em andamento para substituir até 2030 a rede de energia atual por uma rede de energia supercondutora. Um sistema de energia supercondutor ocupa menos espaço e está enterrado no solo, muito diferente das linhas de grade atuais.

A tecnologia de telecomunicações de banda larga, que opera melhor em frequências gigahertz, é muito útil para melhorar a eficiência e a confiabilidade dos telefones celulares. Essas frequências são muito difíceis de alcançar com circuitos baseados em semicondutores. No entanto, eles foram facilmente alcançados pelo receptor baseado em supercondutor da Hypres, usando uma tecnologia chamada quantum de fluxo único rápido, ou RSFQ, receptor de circuito integrado. Opera com o auxílio de um resfriador de 4 Kelvin. Essa tecnologia está aparecendo em muitas torres de transmissores de receptores de telefones celulares.

Uma das primeiras aplicações em grande escala da supercondutividade é no diagnóstico médico. A imagem por ressonância magnética, ou MRI, usa poderosos ímãs supercondutores para produzir campos magnéticos grandes e uniformes dentro do corpo do paciente. Scanners de ressonância magnética, que contêm sistema de refrigeração de hélio líquido, detectam como esses campos magnéticos são refletidos pelos órgãos do corpo. A máquina eventualmente produz uma imagem. As máquinas de ressonância magnética são superiores à tecnologia de raios-X na produção de diagnósticos. Paul Leuterbur e Sir Peter Mansfield receberam o prêmio Nobel de fisiologia ou medicina de 2003 ", por suas descobertas em relação à ressonância magnética ", subjacente ao significado da ressonância magnética e, por implicação, supercondutores, para medicamento.

Os materiais supercondutores superconduzem apenas quando mantidos abaixo de uma determinada temperatura chamada de temperatura de transição. Para supercondutores práticos atualmente conhecidos, a temperatura é muito abaixo de 77 Kelvin, a temperatura do nitrogênio líquido. Mantê-los abaixo dessa temperatura envolve muita tecnologia criogênica cara. Portanto, os supercondutores ainda não aparecem na maioria dos aparelhos eletrônicos do dia-a-dia. Os cientistas estão trabalhando no projeto de supercondutores que podem operar em temperatura ambiente.