Qu'est-ce qu'un aimant supraconducteur?
Un aimant supraconducteur est un électroaimant dont les bobines sont constituées d’un supraconducteur de type II. Il peut facilement créer des champs magnétiques stables de 100 000 Oersted (8 000 000 ampères par mètre). Ils produisent des champs magnétiques plus puissants que les électroaimants à noyau de fer standard et sont moins coûteux à exploiter.
Afin de comprendre ce qu'est un aimant supraconducteur, il est important de connaître un peu la supraconductivité. Lorsque certains métaux et céramiques sont refroidis dans une plage de degrés proche du zéro absolu, ils perdent leur résistance électrique. Cette température est appelée température critique (Tc) et est différente pour chaque matériau. En l'absence de résistance électrique, les électrons peuvent se déplacer librement dans le matériau. L'élément peut contenir de grandes quantités de courant pendant de longues périodes sans perte d'énergie sous forme de chaleur. Cette capacité à supporter une charge électrique extrême est appelée supraconductivité.
La plupart des métaux ont une sorte de structure atomique tissée. Leurs électrons sont lâchement tenus, de sorte qu'ils puissent facilement entrer et sortir du motif tissé. Lorsque les électrons se déplacent, ils entrent en collision avec des atomes et perdent de l'énergie sous forme de chaleur. Les métaux sont capables de chauffer et de conduire l'électricité très bien pour cette raison. C'est pourquoi les casseroles et les ustensiles de cuisine comme les fours à pain sont construits en métal.
Dans un supraconducteur, les électrons se déplacent par paires et se déplacent entre les atomes au lieu de les heurter. Lorsqu'un électron chargé négativement se déplace à travers le tissage avec des atomes chargés positivement, il tire sur ces atomes positifs. Un autre électron est dessiné vers la résistance et se couple avec l'électron d'origine. Ils se libèrent constamment et se joignent à d'autres électrons, mais avec peu ou pas de résistance. Pour cette raison, ils ne perdent pas de chaleur et d'énergie comme le métal standard.
Les supraconducteurs de type II sont du type utilisé dans les bobines d’un aimant supraconducteur. Un supraconducteur de type II atteint Tc à une température inférieure à celle des supraconducteurs de type I. Ils ont une transition progressive de supraconducteur à leur état normal dans un champ magnétique. Ces deux caractéristiques leur permettent de conduire des courants plus élevés que ceux du type I.
Un aimant supraconducteur peut être utilisé pour la lévitation magnétique. Dans l’effet Meissner, un disque supraconducteur est placé sous un aimant et refroidi à l’azote liquide. Le supraconducteur est ouvert pour accepter une charge car il est refroidi, l’aimant induit un courant et donc un champ magnétique dans le supraconducteur, et l’aimant commence à flotter sur ce champ.
Des recherches sont en cours pour utiliser un aimant supraconducteur dans un système de train en lévitation. Il est également envisagé de fabriquer des aimants petits mais puissants utilisés en imagerie par résonance magnétique (IRM). Les plans à long terme comprennent la découverte de matériaux capables de produire une supraconductivité sans geler. Si ce matériau est découvert, cela changera l'avenir de nombreux domaines, notamment le transport et la production d'énergie.