Vad är en superledande tråd?
Ett superledande material är ett som, under en viss mycket låg temperatur, inte har något elektriskt motstånd. En supraledande tråd är alltså en längd av tråd tillverkad av superledande material. Medan de flesta ledningar är tillverkade av flexibla metaller, är några av de bästa materialen för superledare spröda, så de måste packas i pulverform i ett rör för att kunna användas. Superledande tråd är användbar eftersom den möjliggör en högre strömtäthet än traditionella ledningar. Precis som andra superledare kräver dock superledande tråd mycket låga temperaturer för att fungera, och kylprocessen kan vara ganska dyr.
Hög strömtäthet är ett av de viktigaste övervägandena i kretsdesign och är mycket viktigt vid utformningen av små integrerade chips för bärbara elektroniska enheter. Strömtäthet kan enkelt beskrivas som densiteten för elektrisk laddning som strömmar genom ett ledande material. På grund av elektriskt motstånd släpper de flesta typer av ledare mycket värme vid särskilt höga strömtätheter. Superledande tråd å andra sidan har inte elektriskt motstånd, så frigöring av överskottsvärme är inte ett problem. Superledande tråd kan emellertid generera nivåer av strömtäthet så hög att de genererar ett magnetfält som kan ha en skadlig effekt på supraledningsförmågan.
En av de största utmaningarna för att framgångsrikt implementera superledande ledningar är behovet av extremt låga temperaturer. Supraledande material tappar sin supraledningsförmåga och börjar ha elektriskt motstånd över en viss tröskeltemperatur, så det är viktigt att materialen hålls under den temperaturen. Många typer av supraledande tråd måste hållas vid temperaturer långt under 30 Kelvin (-406 ° F), vilket kräver användning av flytande helium eller flytande kväve. Vissa typer av supraledare, i ett fenomen som kallas "högtemperatur-supraledningsförmåga", kan fungera vid temperaturer så höga som 125 Kelvin (-235 ° F). Att kyla sådana supraledande material, även om det fortfarande inte är en enkel uppgift, är billigare än att hantera de extremt låga temperaturer som andra behöver.
Det är tyvärr ganska svårt att förvandla många former av superledare, särskilt högtemperatur-superledare, till superledande tråd. Många högledande superledande material är ganska spröda, så det är inte troligt att utveckla dem till typiska flexibla ledningar. Det är ofta nödvändigt att fylla ett rör med en pulverform av det supraledande materialet. I många fall är pulvret inneslutet i någon form av metall, värms upp och komprimeras till en bred, platt tråd. En sådan superledande tråd saknar traditionell trådens flexibilitet men kan ändå vara ganska användbar.