Supervielės - nanotechnologijos elektros energijos pramonėje

Viso Rusijos neorganinių medžiagų tyrimų instituto, pavadinto akademiko A.A., specialistai. „Bochvara“ sukūrė naujausių superlaidų kūrimo technologiją. Technologijos esmė yra nuoseklus bimetalinių kompozitinių ruošinių surinkimas su vėlesne jų deformacija. Tai leidžia į paprastos varinės vielos matricą įterpti tik 6–10 nm storio juostinius niobio pluoštus.

Rezultatas yra sudėtinė viela, kurios skerspjūvis yra 2 x 3 mm, kurioje yra iki 400 milijonų šių geriausių niobio pluoštų. Gauta viela pasižymi anomaliai dideliu mechaniniu stiprumu, žymiai daugiau nei 500 MPa, o elektrinis laidumas yra 65–85% gryno vario laidumo, kuris pasiekiamas mažu atstumu tarp pluoštų, palyginamu su elektronų vidutiniu kelio ilgiu vario matricoje.

Supervieliais laikomi laidai, kurių tempiamasis įtempis viršija 400–450 MPa, o jų laidumas yra nuo 40 iki 80% atitinkamo gryno vario šios vertės vertės. 2012 m. Vasarą, kartu su RUSNANO, Rusijoje buvo pradėta eksploatuoti „Nanoelectro“ gamykla, vykdydama savo pramoninę veiklą ir pradėjusi gaminti tokius ypač stipraus stiprumo nanostruktūrinius laidus, kurių planuojamas tūris yra iki 50 tonų per metus.

Projekto biudžetas sudarė 1,02 milijardo rublių. Nemažai užsienio kompanijų, įskaitant laivų statybos įmones, turi savo interesą įsigyti Rusijoje pagamintų superlaidų, nes nauji produktai žymiai viršija jų esamus analogus rinkoje.

Šiandien superlaidų reikia pirmiausia mokslininkams, norint sukurti ypač galingus elektromagnetus. Projekto partneriai yra: CERN, Kurchatovo institutas, Nacionalinė aukšto magnetinio lauko laboratorija, Los Alamos, JAV, Rossendorf tyrimų centras, Dresdenas, Vokietija, Rusijos geležinkeliai, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

2012 m. Kovo mėn. Los Andželo laboratorijoje buvo nustatytas pasaulio rekordas, kuriame Rusijos superlaidų pagrindu pagamintas elektromagnetas rodė 100 Tesla indukciją, kuri yra 2 milijonus kartų didesnė nei Žemės magnetinis laukas. Be to, tokios pramonės šakos kaip robotika, mikroelektronika, laivų statyba, orlaivių statyba ir kitos svarbios aukštųjų technologijų pramonės šakos yra suinteresuotos naudoti superlaidus.

Jei palyginsite naują kompozicinę medžiagą su variu, bronza, žalvariu, tada privalumai paaiškės. Grynas varis turi išskirtinį elektrinį laidumą (mažesnį nei sidabras), tačiau tuo pat metu vario tempiamasis stipris yra tik 220–270 MPa.

Bronzos laidumas yra tik 17% gryno vario laidumo, tačiau tempiamasis stipris yra 400–970 MPa. Žalvario tempiamasis stipris yra 380–880 MPa, tačiau jo elektrinis laidumas yra 2 kartus mažesnis nei vario elektrinis laidumas.

Kalbant apie naują superlaidininkų medžiagą, atsparumas tempimui čia siekia 1200 MPa, o elektrinis laidumas tik šiek tiek mažesnis už vario elektrinį laidumą.

Taigi superlaidininkai, pasižymintys didelėmis mechaninėmis charakteristikomis, yra tiesiog būtini aukšto lauko impulsų magnetams ir magnetinių impulsų induktoriams, aviacijos ir kosmoso technologijoms, karinio jūrų laivyno ir gynybos pramonei, taip pat kontaktiniai laidai greitaeigiams traukiniams.

Laidų tvirtumas yra svarbus, ir paprasčiausiai mūsų klimato sąlygomis, kai šlapias sniegas ir giedras vėjas dažnai nutraukia elektros energijos tiekimo linijas, dėl kurių gyvenvietėse trūksta elektros energijos tiekimo, ir ilgus remonto darbus. Laikui bėgant, nanostruktūrizuoti laidai beveik neabejotinai padės išspręsti šią problemą.

Taip pat žiūrėkite:Nanogeneratoriai - universalūs energijos generatoriai