Qu'est-ce qu'un fil supraconducteur?
Un matériau supraconducteur est un matériau qui, au-dessous d'une certaine température très basse, n'a aucune résistance électrique. Un fil supraconducteur est donc une longueur de fil constituée de matériaux supraconducteurs. Alors que la plupart des fils sont fabriqués à partir de métaux flexibles, certains des meilleurs matériaux pour les supraconducteurs sont fragiles. Ils doivent donc être emballés sous forme de poudre dans un tube pour pouvoir être utilisés. Le fil supraconducteur est utile car il permet une densité de courant plus élevée que les fils traditionnels. Cependant, tout comme les autres supraconducteurs, le fil supraconducteur nécessite de très basses températures pour fonctionner et le processus de réfrigération peut être relativement coûteux.
La densité de courant élevée est l’une des considérations majeures dans la conception des circuits et est très importante dans la conception de petites puces intégrées pour les dispositifs électroniques portables. La densité de courant peut être simplement décrite comme la densité de charge électrique circulant dans un matériau conducteur. La plupart des types de conducteurs, en raison de leur résistance électrique, dégagent beaucoup de chaleur à des densités de courant particulièrement élevées. Le fil supraconducteur, quant à lui, n’a pas de résistance électrique, la libération de chaleur excessive n’est donc pas un problème. Les fils supraconducteurs peuvent toutefois générer des niveaux de densité de courant si élevés qu'ils génèrent un champ magnétique pouvant avoir un effet néfaste sur la supraconductivité.
L'un des défis majeurs de la mise en œuvre réussie de câbles supraconducteurs est la nécessité de températures extrêmement basses. Les matériaux supraconducteurs perdent leur supraconductivité et commencent à avoir une résistance électrique supérieure à un certain seuil de température. Il est donc essentiel de maintenir les matériaux au-dessous de cette température. De nombreux types de fils supraconducteurs doivent être conservés à des températures bien inférieures à 30 Kelvin (-406 ° F), ce qui nécessite l'utilisation d'hélium liquide ou d'azote liquide. Certains types de supraconducteurs, dans un phénomène connu sous le nom de "supraconductivité à haute température", peuvent fonctionner à des températures aussi élevées que 125 Kelvin (-235 ° F). Refroidir de tels matériaux supraconducteurs, bien que cela ne soit toujours pas une tâche facile, est moins coûteux que de gérer les températures extrêmement basses requises par d’autres.
Malheureusement, il est assez difficile de transformer de nombreuses formes de supraconducteurs, en particulier les supraconducteurs à haute température, en fils supraconducteurs. De nombreux matériaux supraconducteurs à haute température sont très fragiles, il n'est donc pas plausible de les développer en fils souples typiques. Il est souvent nécessaire de remplir un tube avec une poudre du matériau supraconducteur. Dans de nombreux cas, la poudre est enfermée dans une forme de métal, chauffée et comprimée en un fil large et plat. Un tel fil supraconducteur manque de la flexibilité du fil traditionnel mais peut néanmoins être très utile.