ابررسانایی superconductivity

امام على‌علیه‏‌السلام: سرآمد فضیلت‌ها، دانش است؛ نقطه پایان فضیلت‌ها دانش است.

ابررسانایی superconductivity

امام على‌علیه‏‌السلام: سرآمد فضیلت‌ها، دانش است؛ نقطه پایان فضیلت‌ها دانش است.

پرکاربردترین ابررساناهای دما بالا( HTS) و دما پایین(LTS)

دو نمونه صنعتی ابررساناهای دما پایین، Nb-Ti و Nb3Sn هستند. اگرچه دمای بحرانی آنها به ترتیب9 و18 کلوین هستند، که برای بیشتر کاربردهایشان باید در دمای زیر 5 کلوین کار کنند، که این اغلب نیازمند سرماسازهای گران قیمت است که از نظر اقتصادی به صرفه نیست. اما، مواد ابررسانای دما بالا سرامیکی جدید نیازمند خنک سازی کمتری هستند و می‌توانند در دماهای بیشتر از 77 کلوین برای کاربردهای با میدان کوچک و 30 تا 40 کلوین برای کاربردهایی با میدان مغناطیسی بزرگ که دمای تعادل نیتروژن مایع در فشار اتمسفر است کار کنند.

تمامی ابررساناها باید در محدوده‌ی مشخصی از سه پارامپر بحرانی وابسته بهم، چگالی جریان و دمای کار و میدان مغناطیسی همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است کار کنند. به ماکزیمم دمایی که مواد ابررسانا در آن خاصیت مقاومت صفر را دارد دمای بحرانی گویند(Tc). حد بالایی در ظرفیت هدایت جریانش را چگالی جریان بحرانی می‌نامند(Jc) و میدان مغناطیسی بحرانی(Hc)ماکزیمم میدانی است که ابررسانایی در آن برقرار است. در صورتی که یکی از شرایط بالا برقرار نباشد ابررسانا به حالت نرمال باز می‌گردد(مقاومتی). بعد از کشف آنها در 1986، مواد HTS شروع به کاربردهایی در نمونه نخستین موتورها و ژنراتورها، خطوط انتقال کابلی فشار قوی، ترانسفورماتورها، محدودکننده‌های خطا و قطار‌های مغاطیسی داشتن. پرکاربردترین ابررساناهای HTS عبارتند از:BSCCO-2212 ، BSCCO-2223 ، YBCO-123 و MgB₂ اینها توسط تکنیک‌های مختلفی ساخته می‌شوند. که در ادامه توضیحاتی راجع به هریک آورده شده است.

عمده مشکل ایجاد کردن شرایط برای این پدیده دمای بسیار پایین آن می‌باشد که باید دماهای بسیار پایین را محیا کرد. دمای ابررسانایی برای ابررساناهای اولیه در حدود کمتر از 25 درجه کلوین(-248 درجه سانتیگراد) بود وتنها با کمک ئیدروژن یا هلیوم مایع مهیا می‌شد که بسیار گران قیمت و خطرناک است. بعد از حدود هفت دهه از کشف ابررساناهای معمولی، سرانجام در سال 1986 مواد سرامیکی جدیدی از نوع اکسید‌های مس کشف شدند که در دماهای بالاتر از 77 درجه کلوین که دمای جوش نیتروژن مایع است، توانایی بروز خاصیت ابررسانایی داشتند و به ابررساناهای دما بالا[1] (HTS) معروف شدند. تا 24 مارس سال 2009 برای ابررسانای (Tl₅Ba₄Ca₂Cu₁₀O_y) دمای حدود 233 کلوین ( ٤٠- درجه سانتیگراد) یعنی حدود دمای متوسط قطبهای کره خاکی نیز گزارش شده است. البته تلاش برای دستیابی به ابررسانای دمای اتاق در 2011 اقداماتی انجام شده ولی در شرایط خاصی صورت می‌گیرد.