O que é um ímã supercondutor?

Um ímã supercondutor é um eletroímã onde as bobinas são feitas de um supercondutor do tipo II. Pode facilmente criar campos magnéticos estáveis ​​de 100.000 Oersted (8.000.000 amperes por metro). Eles produzem campos magnéticos mais fortes que os eletroímãs padrão com núcleo de ferro e custam menos para operar.

Para entender o que é um ímã supercondutor, é importante conhecer um pouco sobre supercondutividade. Quando certos metais e cerâmicas são resfriados a uma gama de graus perto do zero absoluto, eles perdem sua resistência elétrica. Essa temperatura é chamada temperatura crítica (Tc) e é diferente para cada material. Quando não há resistência elétrica, os elétrons podem circular livremente pelo material. O elemento pode reter grandes quantidades de corrente por longos períodos de tempo sem perder energia como calor. Essa capacidade de reter uma carga elétrica extrema é chamada de supercondutividade.

A maioria dos metais possui um tipo de estrutura atômica tecida. Seus elétrons são frouxamente retidos, para que possam entrar e sair facilmente do padrão de tecido. À medida que os elétrons se movem, eles colidem com átomos e perdem energia na forma de calor. Os metais são capazes de aquecer e conduzir eletricidade muito bem por causa disso. É por isso que panelas e frigideiras e coisas como fornos de torradeira são construídos em metal.

Em um supercondutor, os elétrons viajam em pares e se movem entre átomos, em vez de colidir com eles. À medida que um elétron carregado negativamente se move através do tecido com átomos carregados positivamente, ele puxa esses átomos positivos. Outro elétron é atraído para a resistência e emparelha-se com o elétron original. Eles estão constantemente se libertando e se unindo a outros elétrons, mas com pouca ou nenhuma resistência. Por esse motivo, eles não perdem calor e energia como o metal comum.

Os supercondutores do tipo II são do tipo usado nas bobinas de um ímã supercondutor. Um supercondutor do tipo II atinge Tc a uma temperatura mais baixa do que os supercondutores do tipo I. Eles têm uma transição gradual do supercondutor para o estado normal dentro de um campo magnético. Essas duas características permitem conduzir correntes mais altas que o tipo I.

Um ímã supercondutor pode ser usado para levitação magnética. No efeito Meissner, um disco supercondutor é colocado sob um ímã e resfriado usando nitrogênio líquido. O supercondutor está aberto para aceitar uma carga porque é resfriado, o ímã induz um campo de corrente e, portanto, magnético no supercondutor, e o ímã começa a flutuar sobre esse campo.

Pesquisas estão em andamento para usar um ímã supercondutor para um sistema de trem levitando. Também está sendo considerado para a fabricação de ímãs pequenos, porém poderosos, para ressonância magnética (RM). Os planos de longo prazo incluem a descoberta de materiais que podem produzir supercondutividade sem congelamento. Se esse material for descoberto, mudará o futuro de muitos campos, incluindo transporte e produção de energia.