Co to jest drut nadprzewodnikowy?
Materiał nadprzewodzący to taki, który poniżej pewnej bardzo niskiej temperatury nie ma żadnej oporności elektrycznej. Drut nadprzewodzący ma zatem długość drutu wykonanego z materiałów nadprzewodzących. Podczas gdy większość drutów jest wykonana z elastycznych metali, niektóre z najlepszych materiałów na nadprzewodniki są kruche, więc aby można je było użyć, muszą być zapakowane w postaci proszku. Drut nadprzewodzący jest przydatny, ponieważ pozwala na wyższą gęstość prądu niż tradycyjne druty. Jednak podobnie jak inne nadprzewodniki, drut nadprzewodzący wymaga do działania bardzo niskich temperatur, a proces chłodzenia może być dość kosztowny.
Wysoka gęstość prądu jest jednym z głównych czynników branych pod uwagę przy projektowaniu obwodów i jest bardzo ważna przy projektowaniu małych zintegrowanych układów dla przenośnych urządzeń elektronicznych. Gęstość prądu można po prostu opisać jako gęstość ładunku elektrycznego przepływającego przez materiał przewodzący. Większość rodzajów przewodów, z powodu rezystancji elektrycznej, emituje dużą ilość ciepła przy szczególnie wysokiej gęstości prądu. Drut nadprzewodzący nie ma natomiast oporności elektrycznej, więc uwolnienie nadmiaru ciepła nie stanowi problemu. Drut nadprzewodzący może jednak generować poziomy gęstości prądu tak wysokie, że wytwarzają pole magnetyczne, które może mieć szkodliwy wpływ na nadprzewodnictwo.
Jednym z głównych wyzwań związanych z udanym wdrożeniem drutów nadprzewodzących jest potrzeba ekstremalnie niskich temperatur. Materiały nadprzewodzące tracą swoje nadprzewodnictwo i zaczynają mieć oporność elektryczną powyżej określonej temperatury progowej, dlatego istotne jest, aby materiały były utrzymywane poniżej tej temperatury. Wiele rodzajów drutu nadprzewodzącego musi być przechowywanych w temperaturach znacznie poniżej 30 kelwinów (-406 ° F), co wymaga użycia ciekłego helu lub ciekłego azotu. Niektóre rodzaje nadprzewodników, w zjawisku znanym jako „nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe”, mogą działać w temperaturach nawet 125 kelwinów (-235 ° F). Chłodzenie takich materiałów nadprzewodzących, choć nadal nie jest to proste zadanie, jest tańsze niż radzenie sobie z ekstremalnie niskimi temperaturami wymaganymi przez innych.
Niestety, bardzo trudno jest przekształcić wiele rodzajów nadprzewodników, szczególnie nadprzewodników wysokotemperaturowych, w drut nadprzewodzący. Wiele wysokotemperaturowych materiałów nadprzewodzących jest dość kruchych, więc przekształcenie ich w typowe elastyczne przewody nie jest prawdopodobne. Często konieczne jest wypełnienie rurki proszkową formą materiału nadprzewodzącego. W wielu przypadkach proszek jest zamknięty w jakiejś formie metalu, podgrzany i sprasowany w szeroki, płaski drut. Taki drut nadprzewodnikowy nie ma elastyczności w stosunku do tradycyjnego drutu, ale może być jednak całkiem użyteczny.