O que é um fio supercondutor?

Um material supercondutor é aquele que, abaixo de uma temperatura muito baixa, não possui resistência elétrica. Um fio supercondutor, então, é um comprimento de fio feito de materiais supercondutores. Embora a maioria dos fios seja feita de metais flexíveis, alguns dos melhores materiais para supercondutores são quebradiços; portanto, eles devem ser embalados em pó em um tubo para serem utilizados. O fio supercondutor é útil porque permite uma densidade de corrente mais alta que os fios tradicionais. Assim como outros supercondutores, no entanto, o fio supercondutor exige temperaturas muito baixas para funcionar, e o processo de refrigeração pode ser bastante caro.

A alta densidade de corrente é uma das principais considerações no design de circuitos e é altamente importante no design de pequenos chips integrados para dispositivos eletrônicos portáteis. A densidade da corrente pode ser simplesmente descrita como a densidade da carga elétrica que flui através de um material condutor. A maioria dos tipos de condutores, devido à resistência elétrica, libera uma grande quantidade de calor em densidades de corrente particularmente altas. O fio supercondutor, por outro lado, não possui resistência elétrica; portanto, a liberação de excesso de calor não é um problema. O fio supercondutor pode, no entanto, gerar níveis de densidade de corrente tão altos que geram um campo magnético que pode ter um efeito deletério na supercondutividade.

Um dos principais desafios da implementação bem-sucedida de fios supercondutores é a necessidade de temperaturas extremamente baixas. Os materiais supercondutores perdem sua supercondutividade e começam a ter resistência elétrica acima de uma certa temperatura limite, por isso é essencial que os materiais sejam mantidos abaixo dessa temperatura. Muitos tipos de fios supercondutores devem ser mantidos a temperaturas bem abaixo de 30 Kelvin (-406 ° F), exigindo o uso de hélio líquido ou nitrogênio líquido. Alguns tipos de supercondutores, em um fenômeno conhecido como "supercondutividade em alta temperatura", podem funcionar em temperaturas tão altas quanto 125 Kelvin (-235 ° F). O resfriamento desses materiais supercondutores, embora ainda não seja uma tarefa simples, é menos dispendioso do que gerenciar as temperaturas extremamente baixas necessárias para os outros.

Infelizmente, é muito difícil transformar muitas formas de supercondutores, particularmente supercondutores de alta temperatura, em fios supercondutores. Muitos materiais supercondutores de alta temperatura são bastante frágeis, portanto, desenvolvê-los em fios flexíveis típicos não é plausível. Muitas vezes é necessário encher um tubo com uma forma de pó do material supercondutor. Em muitos casos, o pó é encerrado em alguma forma de metal, aquecido e comprimido em um fio largo e plano. Esse fio supercondutor carece da flexibilidade do fio tradicional, mas pode ser bastante útil.