Hvad er en superledende ledning?
Et superledende materiale er et, der under en bestemt meget lav temperatur ikke har nogen elektrisk modstand. En superledende ledning er derefter en længde af tråd lavet af superledende materialer. Mens de fleste ledninger er lavet af fleksible metaller, er nogle af de bedste materialer til superledere skøre, så de skal pakkes i pulverform i et rør for at blive brugt. Superledende ledning er nyttig, fordi det giver mulighed for en højere strømtæthed end traditionelle ledninger. Ligesom andre superledere kræver superledende ledning imidlertid meget lave temperaturer for at fungere, og køleprocessen kan være ret dyr.
Høj strømtæthed er et af de vigtigste overvejelser i kredsløbskonstruktion og er meget vigtig ved design af små integrerede chips til bærbare elektroniske enheder. Strømtæthed kan simpelthen beskrives som densiteten af elektrisk ladning, der strømmer gennem et ledende materiale. På grund af elektrisk modstand frigiver de fleste typer ledere en masse varme ved særlig høje strømtætheder. Superledende ledning har på den anden side ikke elektrisk modstand, så frigivelse af overskydende varme er ikke et problem. Superledende ledning kan imidlertid generere niveauer af strømtæthed så høj, at de genererer et magnetfelt, der kan have en skadelig effekt på superledningsevnen.
En af de største udfordringer ved succesfuld implementering af superledende ledninger er behovet for ekstremt lave temperaturer. Superledende materialer mister deres superledningsevne og begynder at have elektrisk modstand over en bestemt tærskeltemperatur, så det er vigtigt, at materialerne holdes under den temperatur. Mange typer superledende ledninger skal opbevares ved temperaturer langt under 30 Kelvin (-406 ° F), hvilket kræver anvendelse af flydende helium eller flydende nitrogen. Nogle typer superledere, i et fænomen kendt som "højtemperatur superledningsevne", kan fungere ved temperaturer så høje som 125 Kelvin (-235 ° F). Afkøling af sådanne superledende materialer, selvom det stadig ikke er en enkel opgave, er billigere end at styre de ekstremt lave temperaturer, som andre har brug for.
Det er desværre ret vanskeligt at omdanne mange former for superledere, især højtemperatur-superledere, til superledende ledning. Mange højtemperatur-superledende materialer er ret sprøde, så det er ikke plausibelt at udvikle dem til typiske fleksible ledninger. Det er ofte nødvendigt at fylde et rør med en pulverform af det superledende materiale. I mange tilfælde er pulveret lukket i en eller anden form for metal, opvarmet og komprimeret til en bred, flad ledning. En sådan superledende tråd mangler traditionel tråds fleksibilitet, men kan alligevel være ganske nyttig.