ลวดตัวนำยิ่งยวดคืออะไร?

วัสดุตัวนำยิ่งยวดคือวัสดุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิต่ำมากไม่มีความต้านทานไฟฟ้า จากนั้นลวดตัวนำยิ่งยวดก็คือความยาวของลวดที่ทำจากวัสดุตัวนำยิ่งยวด ในขณะที่สายไฟส่วนใหญ่ทำจากโลหะที่มีความยืดหยุ่นวัสดุที่ดีที่สุดบางส่วนสำหรับตัวนำยิ่งยวดนั้นเปราะดังนั้นจึงต้องบรรจุในรูปแบบผงลงในหลอดเพื่อใช้ ลวดตัวนำยิ่งยวดมีประโยชน์เพราะช่วยให้ความหนาแน่นกระแสสูงกว่าสายแบบเดิม อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับตัวนำยิ่งยวดอื่น ๆ ลวดตัวนำยิ่งยวดต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมากในการทำงานและกระบวนการทำความเย็นอาจมีราคาแพงมาก

ความหนาแน่นกระแสสูงเป็นหนึ่งในข้อพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบวงจรและมีความสำคัญอย่างมากในการออกแบบชิปรวมขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา ความหนาแน่นกระแสสามารถอธิบายได้ง่าย ๆ ว่าความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านวัสดุตัวนำ ตัวนำส่วนใหญ่เนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าปล่อยความร้อนได้มากที่ความหนาแน่นกระแสสูงโดยเฉพาะ ลวดตัวนำยิ่งยวดไม่มีความต้านทานไฟฟ้าดังนั้นการปล่อยความร้อนส่วนเกินจึงไม่เป็นปัญหา อย่างไรก็ตามลวดตัวนำยิ่งยวดสามารถสร้างความหนาแน่นกระแสในระดับสูงจนสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่อาจส่งผลเสียต่อตัวนำยิ่งยวด

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญของการใช้สายตัวนำยิ่งยวดที่ประสบความสำเร็จคือความต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมาก วัสดุยิ่งยวดสูญเสียความเป็นตัวนำยิ่งยวดและเริ่มมีความต้านทานไฟฟ้าสูงกว่าอุณหภูมิที่กำหนดดังนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่วัสดุจะต้องถูกเก็บไว้ใต้อุณหภูมินั้น ลวดตัวนำยิ่งยวดหลายประเภทต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 30 เคลวิน (-406 ° F) ซึ่งจำเป็นต้องใช้ฮีเลียมเหลวหรือไนโตรเจนเหลว ตัวนำยิ่งยวดบางประเภทในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง" สามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 125 เคลวิน (-235 ° F) การระบายความร้อนของวัสดุตัวนำยิ่งยวดแม้ว่าจะไม่ใช่งานง่าย แต่ก็มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการจัดการอุณหภูมิที่ต่ำมากซึ่งคนอื่นต้องการ

มันเป็นเรื่องยากที่จะเปลี่ยนตัวนำยิ่งยวดหลายรูปแบบโดยเฉพาะตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงให้กลายเป็นลวดยิ่งยวด วัสดุตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงจำนวนมากมีความเปราะค่อนข้างมากดังนั้นการพัฒนาให้เป็นสายอ่อนทั่วไปไม่น่าเชื่อถือ บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องเติมหลอดด้วยวัสดุผงยิ่งยวด ในหลายกรณีผงถูกล้อมรอบด้วยโลหะบางรูปแบบความร้อนและอัดเข้าไปในลวดแบนกว้าง ลวดตัวนำยิ่งยวดดังกล่าวขาดความยืดหยุ่นของเส้นลวดแบบดั้งเดิม แต่ก็มีประโยชน์ทีเดียว