Inhoud
- Voordeel 1: transformeren van het elektriciteitsnet
- Voordeel 2: verbetering van breedbandtelecommunicatie
- Voordeel 3: medische diagnose helpen
- Nadelen van Supergeleiders
De meeste materialen die mensen gebruiken zijn isolatoren, zoals plastic, of geleiders, zoals een aluminium pot of een koperen kabel. Isolatoren vertonen een zeer hoge weerstand tegen elektriciteit. Geleiders zoals koper vertonen enige weerstand. Een andere klasse materialen vertoont helemaal geen weerstand bij koeling tot zeer lage temperaturen, koeler dan de koelste diepvriezer. Ze werden supergeleiders genoemd en werden in 1911 ontdekt. Tegenwoordig brengen ze een revolutie teweeg in het elektriciteitsnet, de technologie van mobiele telefoons en de medische diagnose. Wetenschappers werken eraan om ze op kamertemperatuur te laten presteren.
Voordeel 1: transformeren van het elektriciteitsnet
Het elektriciteitsnet is een van de grootste technische prestaties van de 20e eeuw. De vraag staat echter op het punt deze te overweldigen. Bijvoorbeeld, de Noord-Amerikaanse black-out van 2003, die ongeveer vier dagen duurde, trof meer dan 50 miljoen mensen en veroorzaakte ongeveer $ 6 miljard aan economisch verlies. Supergeleidertechnologie zorgt voor lossless draden en kabels en verbetert de betrouwbaarheid en efficiëntie van het stroomnet. Er zijn plannen om het huidige stroomnet tegen 2030 te vervangen door een supergeleidend stroomnet. Een supergeleidend stroomsysteem neemt minder onroerend goed in beslag en ligt begraven in de grond, heel anders dan de huidige rasterlijnen.
Voordeel 2: verbetering van breedbandtelecommunicatie
Breedband-telecommunicatietechnologie, die het beste werkt bij gigahertz-frequenties, is zeer nuttig voor het verbeteren van de efficiëntie en betrouwbaarheid van mobiele telefoons. Dergelijke frequenties zijn zeer moeilijk te bereiken met op halfgeleiders gebaseerde schakelingen. Ze zijn echter gemakkelijk bereikt door een op Hypress supergeleider gebaseerde ontvanger, met behulp van een technologie genaamd rapid single flux quantum, of RSFQ, geïntegreerde circuitontvanger. Het werkt met behulp van een 4-Kelvin cryokoeler. Deze technologie verschijnt in veel zendmasten voor mobiele telefoons.
Voordeel 3: medische diagnose helpen
Een van de eerste grootschalige toepassingen van supergeleiding is in medische diagnose. Magnetic resonance imaging, of MRI, maakt gebruik van krachtige supergeleidende magneten om grote en uniforme magnetische velden in het lichaam van de patiënt te produceren. MRI-scanners, die vloeibaar helium-koelsysteem bevatten, registreren hoe deze magnetische velden worden gereflecteerd door organen in het lichaam. De machine produceert uiteindelijk een afbeelding. MRI-machines zijn superieur aan röntgentechnologie bij het produceren van een diagnose. Paul Leuterbur en Sir Peter Mansfield ontvingen in 2003 de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde, 'vanwege hun ontdekkingen met betrekking tot beeldvorming met magnetische resonantie', die ten grondslag ligt aan de betekenis van MRI en impliciet supergeleiders voor de geneeskunde.
Nadelen van Supergeleiders
Supergeleidende materialen supergeleidend alleen als ze onder een gegeven temperatuur worden gehouden, de overgangstemperatuur genoemd. Voor momenteel bekende praktische supergeleiders is de temperatuur veel lager dan 77 Kelvin, de temperatuur van vloeibare stikstof. Om ze onder die temperatuur te houden, is veel dure cryogene technologie nodig. Supergeleiders verschijnen dus nog steeds niet in de meeste alledaagse elektronica. Wetenschappers werken aan het ontwerpen van supergeleiders die op kamertemperatuur kunnen werken.