Die Größe von Verunreinigungen beeinflusst die Funktionsweise von supraleitenden Materialien
Forscher der North Carolina State University haben hart daran gearbeitet, den Zusammenhang zwischen Verunreinigungen und supraleitenden Materialien zu erforschen, wobei sie sich darauf konzentrierten, wie die Größe dieser Verunreinigungen ein supraleitendes Material beeinflussen oder sogar begünstigen kann.
Ein supraleitendes Material ist ein Material, das in der Lage ist, Elektrizität aufrechtzuerhalten, ohne dass die Energie durch Lecks verloren geht. Diese Materialien werden in der medizinischen Industrie häufig in der MRT-Technologie eingesetzt und werden in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Energietechnologien spielen.
Bismut-Strontium-Calcium-Kupfer-Oxid (Bi2212) ist ein supraleitendes Material und gilt als das einzige seiner Art, das bei extrem hohen Temperaturen gewickelt werden kann. Es wird daher voraussichtlich in allen Bereichen eingesetzt, die in die Hochenergiephysik fallen. Dazu gehören Transformatoren, Stromübertragungsleitungen, Motoren usw.
Es wird auch in Bereichen nützlich sein, die große Magnetfelder erfordern. Dazu gehören magnetische Anwendungen, die in diesen Bereich fallen, wie z. B. die Magnetresonanztomographie und Elektromagnete.
Damit Bi2212 für eine dieser Anwendungen verwendet werden kann, wird das Material auf etwa 900 Grad Celsius erhitzt, nachdem es zu einem Multifilamentdraht verarbeitet wurde, der 500 bis 1000 mit Silber umhüllte Bi2212-Filamente enthält. Bei diesem Verfahren entstehen jedoch Verunreinigungen, die größtenteils aus porösen Partikeln und Bi2201 im Material bestehen.
Dr. Justin Schwartz, Autor und Kobe Steel Professor und HOD der NC State Materials Science and Engineering, sagt, dass die porösen Partikel zwar ein Problem darstellen, aber die Verunreinigungen das Wichtigste sind.
Diese Verunreinigungen könnten die Leistung von Bi2212 positiv oder negativ beeinflussen. So haben Untersuchungen gezeigt, dass große Verunreinigungen die Supraleitung behindern, da sie den Stromfluss behindern.Die Forscher arbeiten intensiv an einer besseren Verarbeitungsmethode, um die Supraleitung zu optimieren.
Eine Möglichkeit, die Leistung von Bi2212 als Supraleiter zu verbessern, sind nanoskalige Verunreinigungen, die zwischen 1,2 und 2,5 mm groß sind. Diese nanoskaligen Verunreinigungen oder Fehler dienen als Dreh- und Angelpunkt für die Fixierung des magnetischen Flusses in seiner Position. Dieser Drehpunkt stabilisiert die magnetischen Wirbel, um zu verhindern, dass sie sich verschieben, was zu einem Widerstand führt und die Supraleitung in Gegenwart eines Magnetfelds behindert.
Da man Bi2212 einsetzen will, um mit Hilfe von elektrischem Strom hohe Magnetfelder zu erzeugen, ist die Fixierung des magnetischen Flusses keine Option, sondern eine Notwendigkeit, damit dieses Material in einem Magnetfeld funktionieren kann.
