Wat is een supergeleidende draad?

Een supergeleidend materiaal is er een dat, onder een bepaalde zeer lage temperatuur, geen elektrische weerstand heeft. Een supergeleidende draad is dan een lengte draad gemaakt van supergeleidende materialen. Hoewel de meeste draden van flexibele metalen zijn gemaakt, zijn enkele van de beste materialen voor supergeleiders bros, dus moeten ze in poedervorm in een buis worden verpakt om te kunnen worden gebruikt. Supergeleidende draad is handig omdat het een hogere stroomdichtheid mogelijk maakt dan traditionele draden. Net als andere supergeleiders vereist supergeleidende draad echter zeer lage temperaturen om te functioneren, en het koelproces kan behoorlijk duur zijn.

Hoge stroomdichtheid is een van de belangrijkste overwegingen bij het ontwerp van schakelingen en is zeer belangrijk bij het ontwerpen van kleine geïntegreerde chips voor draagbare elektronische apparaten. De stroomdichtheid kan eenvoudig worden omschreven als de dichtheid van elektrische lading die door een geleidend materiaal stroomt. De meeste soorten geleiders geven vanwege hun elektrische weerstand veel warmte af bij bijzonder hoge stroomdichtheden. Supergeleidende draad heeft daarentegen geen elektrische weerstand, dus afgifte van overtollige warmte is geen probleem. Supergeleidende draad kan echter niveaus van stroomdichtheid genereren die zo hoog zijn dat ze een magnetisch veld genereren dat een nadelig effect op de supergeleiding kan hebben.

Een van de grootste uitdagingen bij het succesvol implementeren van supergeleidende draden is de behoefte aan extreem lage temperaturen. Supergeleidende materialen verliezen hun supergeleiding en beginnen elektrische weerstand te hebben boven een bepaalde drempeltemperatuur, dus het is essentieel dat de materialen onder die temperatuur worden gehouden. Veel soorten supergeleidende draad moeten worden bewaard bij temperaturen ver onder 30 Kelvin (-406 ° F), waarbij het gebruik van vloeibaar helium of vloeibare stikstof vereist is. Sommige soorten supergeleiders, in een fenomeen dat bekend staat als "supergeleiding bij hoge temperatuur", kunnen functioneren bij temperaturen tot 125 Kelvin (-235 ° F). Het koelen van dergelijke supergeleidende materialen, hoewel nog steeds geen eenvoudige taak, is minder duur dan het beheer van de extreem lage temperaturen die anderen nodig hebben.

Het is helaas vrij moeilijk om vele vormen van supergeleiders, in het bijzonder supergeleiders bij hoge temperatuur, in supergeleidende draad te veranderen. Veel supergeleidende materialen op hoge temperatuur zijn behoorlijk bros, dus het is niet aannemelijk om ze te ontwikkelen tot typische flexibele draden. Het is vaak nodig om een ​​buis te vullen met een poedervorm van het supergeleidende materiaal. In veel gevallen is het poeder ingesloten in een vorm van metaal, verwarmd en samengeperst tot een brede, platte draad. Een dergelijke supergeleidende draad mist de flexibiliteit van traditionele draad maar kan toch behoorlijk nuttig zijn.