超電導線とは？

超伝導材料とは、特定の非常に低い温度より下では、電気抵抗がない材料です。 したがって、超伝導ワイヤは、超伝導材料で作られたワイヤの長さです。 ほとんどのワイヤは柔軟な金属で作られていますが、超伝導体に最適な材料のいくつかは脆いため、使用するには粉末状でチューブに詰める必要があります。 超電導線は、従来の線よりも高い電流密度を可能にするため便利です。 ただし、他の超伝導体と同様に、超伝導線は機能するために非常に低い温度を必要とし、冷却プロセスは非常に高価になる可能性があります。

高電流密度は、回路設計における主要な考慮事項の1つであり、ポータブル電子デバイス用の小さな集積チップを設計する際に非常に重要です。 電流密度は、導電性材料を流れる電荷の密度として簡単に説明できます。 ほとんどのタイプの導体は、電気抵抗のため、特に高い電流密度で大量の熱を放出します。 一方、超電導線には電気抵抗がないため、過剰な熱の放出は問題になりません。 ただし、超電導線は非常に高いレベルの電流密度を生成する可能性があるため、超電導に有害な影響を与える可能性のある磁場を生成します。

超伝導ワイヤをうまく実装するための主要な課題の1つは、極低温の必要性です。 超伝導材料は、超伝導性を失い、特定のしきい値温度を超えると電気抵抗を持つようになるため、材料をその温度以下に保つことが不可欠です。 多くの種類の超電導線は、30ケルビン（-406°F）をはるかに下回る温度に保つ必要があり、液体ヘリウムまたは液体窒素を使用する必要があります。 一部のタイプの超伝導体は、「高温超伝導」として知られる現象で、125ケルビン（-235°F）の温度で機能します。 そのような超伝導材料を冷却することは、まだ簡単な作業ではありませんが、他の人が必要とする極低温を管理するよりもコストがかかりません。

残念ながら、多くの形態の超伝導体、特に高温超伝導体を超伝導ワイヤに変えることは非常に困難です。 多くの高温超伝導材料は非常に脆いため、一般的な柔軟なワイヤに開発することは妥当ではありません。 多くの場合、粉末状の超伝導材料でチューブを充填する必要があります。 多くの場合、粉末は何らかの形の金属で囲まれ、加熱され、広く平らなワイヤに圧縮されます。 このような超電導線は、従来の線の柔軟性に欠けていますが、それでも非常に有用です。