Какие существуют виды сверхпроводниковых технологий?

Сверхпроводники полезны в большом количестве различных технических, механических и научных применений. Например, разрабатываются сверхпроводниковые технологии, которые могут существенно повысить безопасность и эффективность электросети. Другие технологии позволяют использовать электромагнетизм по-новому. Компьютеры также могут извлечь выгоду из сверхпроводниковых технологий, а некоторые виды научной аппаратуры также используют уникальные электрические свойства сверхпроводников.

Основным преимуществом сверхпроводников является их способность передавать электрический ток практически без сопротивления. Ранние сверхпроводники работали только при чрезвычайно низких температурах и были непрактичны для большинства применений, поскольку жидкий гелий, необходимый для их охлаждения, был чрезмерно дорогим и трудным в работе. В новых высокотемпературных сверхпроводниковых технологиях используются материалы, обладающие сверхпроводящими свойствами при охлаждении до температур, которые могут поддерживаться в гораздо менее дорогом и более управляемом жидком азоте.

Идеальная передача электроэнергии имеет множество применений для электросети. Технологии, в которых используются сверхпроводники вместо гораздо больших полупроводников, позволяют передавать энергию с использованием проводов гораздо меньшего размера. Кроме того, поскольку энергия почти не теряется, эти системы гораздо более эффективны, а это означает, что требуется меньше генерирующей энергии. Сверхпроводники также могут быть использованы для смягчения резких скачков тока в электросети, которые в противном случае могли бы привести к повреждению.

Сверхпроводники создают чрезвычайно эффективные электромагниты. Это позволяет получать очень точную визуализацию, которая полезна для врачей, нуждающихся в подробном сканировании своих пациентов. Это также полезно для военных, где сверхпроводящие технологии используются для обнаружения мин и других опасностей. Большие сверхпроводящие электромагниты допускают магнитную левитацию, которая уже используется в некоторых высокоскоростных поездах.

Компьютеры нового поколения в конечном итоге будут использовать сверхпроводящие технологии. Электрические свойства полупроводников накладывают ограничения на количество вычислительной мощности, которое может быть встроено в обычный микрочип. Ученые могут обойти эти ограничения и создать гораздо более быстрые и плотно упакованные схемы, используя некоторые квантовые свойства сверхпроводящих материалов. Сверхпроводники также более эффективны в использовании энергии, почти исключая проблему ненужного тепла.

Электрическое сопротивление может затруднить проектирование очень чувствительных инструментов. Приборы обнаружения, использующие сверхпроводниковые технологии, не имеют этой проблемы. Сверхпроводники не препятствуют протеканию даже очень слабых электрических токов, и эти очень слабые токи можно использовать для создания детекторов, способных улавливать чрезвычайно слабые сигналы.