Технология производства сверхпроводников

 
2 Октября 2011
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали новый вычислительный подход для повышения эффективности создания сверхпроводящих материалов и приближаются к решению ключевой проблемы создания нового поколения сверхпроводниковых материалов из иттрия бария меди оксида (yttrium barium copper oxide (YBCO)).

Сверхпроводник - материал, который может проводить электричество без каких-либо потерь - например, без рассеивается энергии в виде тепла.

Сверхпроводящие материалы в настоящее время используются в медицинской магнитно-резонансной томографии (МРТ) и, как ожидается, будут играть более заметную роль в возрастающей мощи энергетических технологий, таких как хранение энергии или работа высокоэффективных ветряных турбин. Одна из проблем, стоящих перед инженерами, разрабатывающими технологии сверхпроводящих материалов в том, что их разработка основана на свойствах уже существующих материалов. 

Исследователи штата Северная Каролина предлагают другой подход, который позволит разработчикам продуктов непосредственно взаимодействовать с промышленностью, создающей сверхпроводящие материалы - провода для сверхпроводников, чтобы более точно и быстро приспосабливать их продукт к потребностям, используя современное компьютерное моделирование. 

Чтобы продемонстрировать полезность процесса, исследователи решили проблему, стоящую перед следующим поколением YBCO-сверхпроводников. YBCO-проводники являются перспективными, так как имеют способность к проведению высокой плотности тока, то есть - могут проводить большие объемы электроэнергии. Но есть и препятствия для их широкого использования.

Одним из таких препятствий является ключевым: это проблема "quench" - "подавления". Quench, - это когда сверхпроводник вдруг теряет свою сверхпроводимость. Сверхпроводники используются для хранения больших объемов электроэнергии в магнитном поле - таким образом, "quench" приводит к потерям накопленной энергии. Если энергия не управляется должным образом - система разрушается и это может обойтись очень дорого. 

"Чем лучше материал, как сверхпроводник, - тем больше электроэнергии он может обработать, так как он имеет более высокую плотность энергии, и таким образом, защита от "quench" становится еще важнее", - говорит Шварц.

Для решения этой проблемы, исследователи изучили семь различных переменных, чтобы определить, как лучше всего разрабатывать YBCO-проводники, чтобы оптимизировать производительность и свести к минимуму риск потерь. Например, как оказалось, уменьшение толщины проводника приводит к снижению риска потерь. Ряд других переменных вступают в игру и являются эффективным средством, помогающим исследователям определить пути решения риска потерь.

Статья доступна онлайн  IEEE Transactions on Applied Superconductivity
Теги: сверхпроводники, технология, производство, YBCO, Quench
Короткая ссылка на новость: http://ipulsar.net/~gul8i