Naša budućnost u energetici možda će zavisiti od visokotemperaturnih superprovodnih (HTS) žica koje bi mogle revolucionizovati električnu mrežu i omogućiti komercijalnu nuklearnu fuziju. Istraživanje predvođeno Novim univerzitetom u Buffalu donosi optimizam na ovom polju sa značajnim napretkom u proizvodnji HTS žica po povoljnijim cenama i boljim performansama.
U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači su proizveli segment HTS žica sa rekordnim performansama, koristeći retkozemni barijum-bakrov oksid (REBCO). Ove žice su postigle najvišu kritičnu gustinu struje i silu pričvršćivanja na svim magnetnim poljima i temperaturama između 5 K i 77 K. Iako su ove temperature još uvek izuzetno niske – između minus 451 i minus 321 stepeni Farenhajta – one su više od apsolutne nule na kojoj funkcionišu tradicionalni superprovodnici.
Kritična Gustina Struje: Žice su pokazale sposobnost da prenose 190 miliona ampera po kvadratnom centimetru na 4,2 K i 90 miliona ampera po kvadratnom centimetru pri 7 tesla. Na 20 K, one mogu da prenose preko 150 miliona ampera po kvadratnom centimetru u sopstvenom polju i preko 60 miliona ampera po kvadratnom centimetru pri 7 tesla.
Sila Pričvršćivanja: Žice su pokazale izuzetnu sposobnost da drže magnetne vrtloge sa silama od oko 6,4 teranvtona po kubnom metru na 4,2 K i oko 4,2 ternevtona po kubnom metru na 20 K, oba pod magnetnim poljem od 7 tesla.
Ovi rezultati mogu značajno unaprediti industriju superprovodnika, čineći HTS žice povoljnijim rešenjem za različite primene uključujući proizvodnju energije, skladištenje energije na mreži, i prenos energije bez gubitaka. Takođe, imaju potencijal za revolucionizaciju komercijalne nuklearne fuzije, što bi moglo dovesti do proizvodnje neograničene čiste energije.
Tehnologija koja je korišćena za proizvodnju ovih žica uključuje:
Biaksijalno Teksturisani Supstrati (RABiTS): Tehnologija koja pomaže u proizvodnji visokokvalitetnih HTS žica.
MgO Potpomognuta Depozicija Jonskim Snopom (IBAD): Koristi se za stvaranje nanokolumnarnih defekata unutar superprovodnika.
Napredni Pulsni Laserski Sistem: Omogućava preciznu kontrolu taloženja HTS filma.
Istraživači su koristili i mikroskopiju atomske rezolucije za karakterizaciju defekata i sproveli merenja svojstava superprovodnika u saradnji sa institucijama kao što su Univerzitet McMaster i Univerzitet u Salernu.
Dok napredak u HTS žicama otvara mogućnosti za brojne aplikacije, uključujući MRI sledeće generacije, odbrambene primene i energetske sisteme visokih performansi, cilj je da se poboljša metrika cena-performanse kako bi ove tehnologije postale komercijalno održive.
„Ovi rezultati pokazuju da su značajna poboljšanja performansi i dalje moguća, što može dovesti do značajnog smanjenja troškova u komercijalnim HTS žicama“, zaključuje dr Amit Gojal, jedan od lidera istraživanja.
