超伝導体の長所と短所

著者: Christy White
作成日: 8 5月 2021
更新日: 25 六月 2024
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人々が使用する材料のほとんどは、プラスチックなどの絶縁体、またはアルミ製ポットや銅ケーブルなどの導体に分けられています。絶縁体は電気に対して非常に高い耐性を持っています。銅のような導体はいくらか抵抗があります。他の種類の材料は、極低温冷凍庫よりも低温の非常に低い温度に冷却されたときに抵抗を示さない。超伝導体と呼ばれる、それらは1911年に発見されました。今日では、それらは電気ネットワーク、携帯電話技術と医療診断に革命を起こしています。科学者たちは彼らが室温で演技できるように努力している。


超伝導体は内部結晶対称性を有する (コムストック/コムストック/ゲッティイメージズ)

メリット1:電力網の変革

送電網は20世紀の最大の工学的成果の1つですが、需要はそれを過負荷にしようとしています。例えば、約4日間続いた2003年の米国での停電は5000万人以上の人々に影響を及ぼし、約130億レアルの経済的損失を引き起こしました。超伝導体技術は、より少ないワイヤおよびケーブルの損失を提供し、そして電気ネットワークの信頼性および効率を改善する。現在の電気グリッドを超伝導グリッドと交換する計画が進行中です。超伝導電力システムは、占有スペースが少なく、地中に埋設されています。これは、今日のネットワークの線とはまったく異なります。

今日の架空ケーブルは埋設された超伝導ケーブルに置き換えられるでしょう (コムストック/コムストック/ゲッティイメージズ)

利点2:ブロードバンド通信の改善

ギガヘルツ周波数で最適に動作するブロードバンド通信技術は、携帯電話の有効性と信頼性を向上させるのに非常に役立ちます。これらの周波数は、超シングルフロー量子(RSFQ)、集積回路受信機と呼ばれる技術を使用して、超伝導ベースの受信機Hypresによって到達することは非常に困難です。それは4ケルビンの極低温クーラーの助けを借りて動作します。この技術は多くの携帯電話の信号送信機に登場しています。

メリット3:医療診断支援

超伝導の最初の大規模用途の1つは医療診断です。磁気共鳴映像法、すなわちMRIは、強力な超伝導磁石を使用して、患者の体内に大きく均一な磁場を発生させる。液体ヘリウム冷却システムを内蔵したMRIスキャナーは、これらの磁場が体内の臓器によってどのように反射されるかを受け取ります。最後の機械は画像を生成します。 MRI装置は診断を下す上でX線技術よりも優れている。 Paul LeuterburとSir。ピーター・マンスフィールドは、MRIの重要性と医学に対する超伝導体の含意に基づいて、2003年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。


超伝導体のデメリット

超電導材料は、転移温度と呼ばれる特定の温度以下に保たれたときにのみ超鉛となります。今日知られている実用的な超伝導体では、温度は液体窒素の温度である77ケルビンよりかなり低い。それらをこの温度以下に保つことは、非常に高価な多くの極低温技術を含みます。したがって、超伝導体はまだほとんどの日常的な電子機器には表示されません。科学者たちは、室温で動作できる超伝導体の開発に取り組んでいます。