Ciencias

Nuevo potencial para superconductores después de que se establece el récord mundial

Nuevo potencial para superconductores después de que se establece el récord mundial

Los investigadores de Cambridge han atrapado con éxito un campo magnético con una fuerza de17,6 Tesla, superando el17,2 Tesla del récord anterior que se mantuvo firme durante 11 años. Utilizaron un superconductor de óxido de cobre, bario y gadolinio de alta temperatura, que en comparación con un imán de nevera normal, tiene alrededor de 100 veces la fuerza.

[Fuente de imagen: Universidad de Cambridge]

La investigación muestra el potencial de los superconductores de alta temperatura cuando se trata de aplicaciones en numerosos campos. Esto incluye volantes para almacenamiento de energía junto con separadores magnéticos que podrían usarse en el refinamiento de minerales y el control de la contaminación. Ah, y no olvidar los trenes MagLev, que levitan trenes monorraíl que viajan a altas velocidades.

Los superconductores transportan corrientes eléctricas que tienen poca o ninguna resistencia cuando se enfrían a una cierta temperatura. Por lo general, deben enfriarse cerca del cero absoluto antes de que se produzca la superconducción; Los superconductores de alta temperatura conducen por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido, que es -196 grado centígrado.

Normalmente, los superconductores se utilizan para aplicaciones médicas, esto incluye equipos como escáneres de resonancia magnética. En el futuro, podría ser posible que los superconductores se utilicen como una forma de aumentar la eficiencia energética junto con la protección de la red nacional. Esto se debe al hecho de que transportan corriente eléctrica con alta eficiencia.

La corriente del superconductor es capaz de generar un campo magnético, cuanto más fuerza de campo posee, más corriente es capaz de transportar. Los últimos superconductores son capaces de gestionar una corriente que es alrededor de 100 veces más que el cobre y, como tal, tienen muchas más ventajas de rendimiento que los imanes permanentes o los conductores convencionales.

Los investigadores pudieron lograr el récord gracias al uso de muestras de GdBCO de 25 mm de diámetro, superconductores de alta temperatura por medio de un gran grano único y utilizando un método de proceso de fusión establecido. El récord anterior se estableció en 2003 a 17.2 Tesla por el profesor Masato Murakami del Instituto de Tecnología Shibaura en Japón. El equipo utilizó un superconductor especializado que tenía diferencias sutiles en la estructura y composición.

"El hecho de que este récord se haya mantenido durante tanto tiempo muestra cuán exigente es realmente este campo.", dijo el profesor David Cardwell del Departamento de Ingeniería de Cambridge, líder de la investigación, en colaboración con Boeing y el Laboratorio Nacional de imanes de alto campo en la Universidad Estatal de Florida".Se pueden obtener ganancias potenciales reales incluso con pequeños aumentos en el campo."

El equipo tiene que utilizar materiales que se conocen como cupratos para contener un campo tan grande que son láminas delgadas de cobre y oxígeno. Estos fueron los primeros superconductores de alta temperatura que se descubrieron. También tienen el potencial de poder utilizarse de manera más amplia cuando se trata de aplicaciones médicas y científicas.

Tienen un gran potencial para aplicaciones prácticas; sin embargo, la desventaja es que son frágiles. Se pueden comparar con la pasta seca, que se rompe cuando se dobla. Los investigadores necesitaban modificar la microestructura de GdBCO para aumentar la corriente que transporta junto con el rendimiento térmico, reforzándola con un anillo de acero inoxidable y envolviendo con contracción los granos individuales. El Dr. John Durrell dijo que este había sido un paso muy importante para obtener los resultados.

"Este trabajo podría anunciar la llegada de superconductores en aplicaciones del mundo real ". dijo el profesor Cardwell, jefe del Departamento de Ingeniería. "Para que los superconductores a granel se apliquen para el uso diario, necesitamos grandes granos de material superconductor con las propiedades requeridas que puedan fabricarse mediante procesos relativamente estándar.."

Se dijo que el equipo está desarrollando actualmente muchas aplicaciones de nicho y que la aplicación comercial generalizada de los superconductores puede verse en los próximos cinco años.

"Este récord no se podría haber logrado sin el apoyo de nuestros colegas y socios académicos e industriales,"dijo Cardwell."Fue un esfuerzo de equipo real, y esperamos que lleve estos materiales un paso significativo más hacia las aplicaciones prácticas.."

"Boeing sigue viendo aplicaciones prácticas para la investigación de este material superconductor y estamos entusiasmados con las posibilidades que ofrecen los recientes avances logrados por el equipo de Cambridge.", dijo Patrick Stokes, líder de la cartera de investigación financiada por Boeing en la Universidad de Cambridge.

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