Co to jest drut nadprzewodzący?
Materiał nadprzewodowy jest taki, który poniżej pewnej bardzo niskiej temperatury nie ma żadnego oporu elektrycznego. Drut nadprzewodzący to zatem długość drutu wykonanego z materiałów nadprzewodniczych. Podczas gdy większość drutów jest wykonana z elastycznych metali, niektóre z najlepszych materiałów na nadprzewodniki są kruche, więc należy je zapakować w postaci proszku w rurkę, aby je użyć. Drut nadprzewodzący jest przydatny, ponieważ pozwala na wyższą gęstość prądu niż tradycyjne przewody. Jednak podobnie jak inne nadprzewodnicy, drut nadprzewodowy wymaga bardzo niskich temperatur do funkcjonowania, a proces chłodzenia może być dość drogi.
Wysoka gęstość prądu jest jednym z głównych rozważań w projektowaniu obwodów i jest bardzo ważna w 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 oporu elektrycznego, ponownieWynajmuje dużo ciepła przy szczególnie wysokiej prądu gęstości. Z drugiej strony drut nadprzewodzący nie ma rezystancji elektrycznej, więc uwalnianie nadmiaru ciepła nie stanowi problemu. Drut nadprzewodzący może jednak generować poziomy gęstości prądu tak wysokie, że generują pole magnetyczne, które może mieć szkodliwy wpływ na nadprzewodnictwo.
Jednym z głównych wyzwań związanych z pomyślnym wdrażaniem drutów nadprzewodniczych jest potrzeba bardzo niskich temperatur. Materiały nadprzewodnicze tracą nadprzewodnictwo i zaczynają mieć oporność elektryczną powyżej pewnej temperatury progowej, dlatego konieczne jest utrzymanie materiałów poniżej tej temperatury. Wiele rodzajów drutów nadprzewodniczych musi być przechowywanych w temperaturach znacznie poniżej 30 Kelvin (-406 ° F), wymagające zastosowania ciekłego helu lub ciekłego azotu. Niektóre rodzaje nadprzewodników, w zjawisku znanym jako „HIGNadprzewodnictwo w temperaturze H, „może funkcjonować w temperaturach tak wysokich, jak 125 Kelvin (-235 ° F). Chłodzenie takich materiałów nadprzewodniczych, choć nadal nie jest to proste zadanie, jest mniej kosztowne niż zarządzanie wyjątkowo niskimi temperaturami potrzebnymi przez innych.
Niestety trudno jest przekształcić wiele form nadprzewodników, szczególnie nadprzewodników o wysokiej temperaturze, w drut nadprzewodzący. Wiele wysokotemperaturowych materiałów nadprzewodzących jest dość kruchy, więc opracowanie ich w typowe elastyczne przewody nie jest prawdopodobne. Często konieczne jest napełnienie rurki proszkiem materiału nadprzewodzącego. W wielu przypadkach proszek jest zamknięty w jakiejś formie metalu, podgrzewany i sprężony w szeroki, płaski drut. Taki drut nadprzewodzący nie ma elastyczności tradycyjnego drutu, ale może być bardzo przydatny.