Hva er en superledende ledning?

Et superledende materiale er et som, under en viss veldig lav temperatur, ikke har noen elektrisk motstand. En superledende ledning er da en ledningslengde laget av superledende materialer. Mens de fleste ledninger er laget av fleksible metaller, er noen av de beste materialene for superledere sprø, så de må pakkes i pulverform til et rør for å kunne brukes. Superledende ledning er nyttig fordi den gir en høyere strømtetthet enn tradisjonelle ledninger. Akkurat som andre superledere krever imidlertid superledende ledning veldig lave temperaturer for å fungere, og kjøleprosessen kan være ganske dyr.

Høy strømtetthet er et av hovedhensynene i kretsdesign og er svært viktig når du utformer små integrerte brikker for bærbare elektroniske enheter. Strømtetthet kan enkelt beskrives som tettheten til elektrisk ladning som strømmer gjennom et ledende materiale. På grunn av elektrisk motstand frigjør de fleste typer ledere mye varme ved spesielt høye strømtettheter. Superledende ledning har derimot ikke elektrisk motstand, så frigjøring av overflødig varme er ikke et problem. Superledende ledning kan imidlertid generere nivåer av strømtetthet så høy at de genererer et magnetfelt som kan ha en skadelig effekt på superledningen.

En av de største utfordringene med å implementere superledende ledninger er behovet for ekstremt lave temperaturer. Superledende materialer mister superledningen og begynner å ha elektrisk motstand over en viss terskelstemperatur, så det er viktig at materialene holdes under den temperaturen. Mange typer superledende ledning må holdes ved temperaturer godt under 30 Kelvin (-406 ° F), noe som krever bruk av flytende helium eller flytende nitrogen. Noen typer superledere, i et fenomen kjent som "høgtemperatur-superledelse", kan fungere ved temperaturer så høye som 125 Kelvin (-235 ° F). Å avkjøle slike superledende materialer, selv om det fortsatt ikke er en enkel oppgave, er rimeligere enn å styre de ekstremt lave temperaturene som andre trenger.

Det er dessverre ganske vanskelig å gjøre mange former for superledere, spesielt høgtemperatur-superledere, til superledende ledning. Mange superledende materialer med høy temperatur er ganske sprø, så det er ikke sannsynlig å utvikle dem til typiske fleksible ledninger. Det er ofte nødvendig å fylle et rør med en pulverform av det superledende materialet. I mange tilfeller er pulveret lukket i en form for metall, oppvarmet og komprimert til en bred, flat ledning. En slik superledende ledning mangler fleksibiliteten til tradisjonell tråd, men kan likevel være ganske nyttig.