Quali sono i diversi tipi di tecnologie superconduttori?
I superconduttori sono utili in un gran numero di diverse applicazioni tecniche, meccaniche e scientifiche. Ad esempio, sono in fase di sviluppo tecnologie di superconduttori che potrebbero migliorare sostanzialmente la sicurezza e l'efficienza della rete elettrica. Altre tecnologie consentono nuovi usi dell'elettromagnetismo. Anche i computer possono trarre vantaggio dalle tecnologie dei superconduttori e alcuni tipi di strumenti scientifici sfruttano anche le proprietà elettriche uniche dei superconduttori.
Il vantaggio chiave dei superconduttori è la loro capacità di trasmettere una corrente elettrica quasi senza resistenza. I primi superconduttori funzionavano solo a temperature straordinariamente basse ed erano poco pratici per la maggior parte delle applicazioni, poiché l'elio liquido necessario per raffreddarli era proibitivamente costoso e con cui era difficile lavorare. Le più recenti tecnologie di superconduttori ad alta temperatura fanno uso di materiali che hanno proprietà superconduttive se raffreddati a temperature che possono essere sostenute nell'azoto liquido molto meno costoso e più gestibile.
La perfetta trasmissione dell'elettricità ha molte applicazioni per la rete elettrica. Le tecnologie che utilizzano superconduttori al posto di semiconduttori molto più grandi consentono di trasmettere energia utilizzando fili molto più piccoli. Inoltre, poiché quasi nessuna energia viene persa, questi sistemi sono molto più efficienti, il che significa che è necessaria una potenza di generazione inferiore. I superconduttori possono anche essere utilizzati per mitigare picchi di corrente improvvisi in una rete elettrica, che altrimenti causerebbero danni.
I superconduttori producono elettromagneti estremamente efficienti. Ciò consente un'imaging molto preciso, utile per i medici che necessitano di scansioni dettagliate dei loro pazienti. È anche utile per i militari, dove le tecnologie superconduttive vengono utilizzate per rilevare mine e altri pericoli. I più grandi elettromagneti superconduttori consentono la levitazione magnetica, che è già in uso in alcuni treni ad alta velocità.
Una nuova generazione di computer utilizzerà infine le tecnologie dei superconduttori. Le proprietà elettriche dei semiconduttori impongono limiti alla quantità di potenza di calcolo che può essere integrata in un microchip convenzionale. Gli scienziati possono aggirare queste limitazioni e creare circuiti molto più veloci e più precisi sfruttando alcune delle proprietà quantistiche dei materiali superconduttori. I superconduttori sono anche più efficienti nell'uso dell'energia, eliminando quasi il problema del calore residuo.
La resistenza elettrica può rendere difficile la progettazione di strumenti molto sensibili. Gli strumenti di rilevamento che utilizzano le tecnologie dei superconduttori sono liberi da questo problema. I superconduttori non ostacolano il flusso di correnti elettriche anche molto deboli e quelle correnti molto deboli possono essere utilizzate per creare rivelatori in grado di captare segnali estremamente deboli.