Was sind die verschiedenen Arten von Supraleitertechnologien?
Supraleiter eignen sich für eine Vielzahl von technischen, mechanischen und wissenschaftlichen Anwendungen. Beispielsweise werden Supraleitertechnologien entwickelt, die die Sicherheit und Effizienz des Stromnetzes erheblich verbessern könnten. Andere Technologien ermöglichen neue Anwendungen des Elektromagnetismus. Computer können auch von Supraleitertechnologien profitieren, und einige Arten von wissenschaftlichen Instrumenten nutzen auch die einzigartigen elektrischen Eigenschaften von Supraleitern.
Der Hauptvorteil von Supraleitern ist die Fähigkeit, elektrischen Strom nahezu widerstandslos zu übertragen. Frühe Supraleiter funktionierten nur bei außerordentlich niedrigen Temperaturen und waren für die meisten Anwendungen unpraktisch, da das zum Kühlen benötigte flüssige Helium unerschwinglich teuer und schwer zu verarbeiten war. Neuere Hochtemperatursupraleitertechnologien verwenden Materialien, die supraleitende Eigenschaften aufweisen, wenn sie auf Temperaturen abgekühlt werden, die im viel billigeren und handlicheren flüssigen Stickstoff aufrechterhalten werden können.
Perfekte Stromübertragung hat viele Anwendungen für das Stromnetz. Technologien, die Supraleiter anstelle von viel größeren Halbleitern verwenden, ermöglichen die Übertragung von Leistung mit viel kleineren Drähten. Da außerdem fast keine Energie verloren geht, sind diese Systeme weitaus effizienter, sodass weniger Strom zur Stromerzeugung benötigt wird. Supraleiter können auch verwendet werden, um plötzliche Stromspitzen in einem Stromnetz zu mildern, die andernfalls Schäden verursachen würden.
Supraleiter sind äußerst effiziente Elektromagnete. Dies ermöglicht eine sehr genaue Bildgebung, was für Ärzte hilfreich ist, die detaillierte Scans ihrer Patienten benötigen. Es ist auch nützlich für das Militär, wo supraleitende Technologien eingesetzt werden, um Minen und andere Gefahren zu erkennen. Größere supraleitende Elektromagnete ermöglichen eine Magnetschwebebahn, die bereits in einigen Hochgeschwindigkeitszügen eingesetzt wird.
Eine neue Generation von Computern wird schließlich Supraleitertechnologien einsetzen. Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern begrenzen die Rechenleistung, die in einen herkömmlichen Mikrochip eingebaut werden kann. Wissenschaftler können diese Einschränkungen umgehen und viel schnellere und dichter gepackte Schaltkreise herstellen, indem sie einige der Quanteneigenschaften supraleitender Materialien ausnutzen. Supraleiter sind auch effizienter in der Stromnutzung, wodurch das Problem der Abwärme nahezu beseitigt wird.
Der elektrische Widerstand kann es schwierig machen, sehr empfindliche Instrumente zu konstruieren. Detektionsinstrumente, die Supraleitertechnologien verwenden, sind von diesem Problem frei. Supraleiter behindern den Fluss selbst sehr schwacher elektrischer Ströme nicht, und diese sehr schwachen Ströme können verwendet werden, um Detektoren zu erzeugen, die in der Lage sind, extrem schwache Signale aufzunehmen.