Ciência

Novo potencial para supercondutores após o recorde mundial ser estabelecido

Novo potencial para supercondutores após o recorde mundial ser estabelecido



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Pesquisadores em Cambridge conseguiram capturar um campo magnético com uma intensidade de17,6 Tesla, vencendo o17,2 Tesla do recorde anterior, que permaneceu forte por 11 anos. Eles usaram um supercondutor de óxido de cobre de bário e gadolínio de alta temperatura, que em comparação com um ímã de geladeira normal, tem cerca de 100 vezes mais resistência.

[Fonte da imagem: Universidade de Cambridge]

A pesquisa mostra o potencial dos supercondutores de alta temperatura quando se trata de aplicações em vários campos. Isso inclui volantes para armazenamento de energia junto com separadores magnéticos que podem ser usados ​​no refinamento de minerais e no controle da poluição. Ah, e sem esquecer os trens MagLev, trens levitando monotrilho que viajam em alta velocidade.

Os supercondutores carregam correntes elétricas que têm pouca ou nenhuma resistência quando são resfriados a uma determinada temperatura. Normalmente, eles precisam ser resfriados próximo ao zero absoluto antes que ocorra a supercondução; os supercondutores de alta temperatura conduzem acima do ponto de ebulição do nitrogênio líquido, que é -196 grau centígrado.

Normalmente, os supercondutores são usados ​​para aplicações médicas, incluindo equipamentos como scanners de ressonância magnética. No futuro, pode ser possível que supercondutores sejam usados ​​como uma forma de aumentar a eficiência energética junto com a proteção da rede nacional. Isso se deve ao fato de transportarem corrente elétrica com alta eficiência.

A corrente do supercondutor é capaz de gerar um campo magnético, quanto mais força de campo ele possui, mais corrente é capaz de transportar. Os supercondutores mais recentes são capazes de gerenciar uma corrente que é cerca de 100 vezes mais do que o cobre e, como tal, têm muito mais vantagens de desempenho do que os ímãs permanentes ou os condutores convencionais.

Os pesquisadores foram capazes de atingir o recorde graças ao uso de amostras de GdBCO de 25 mm de diâmetro, supercondutores de alta temperatura por meio de um único grão grande e usando um método de processo de fusão que é estabelecido. O recorde anterior foi estabelecido em 2003 em 17,2 Tesla pelo Professor Masato Murakami do Instituto de Tecnologia Shibaura no Japão. A equipe usou um supercondutor especializado que apresentava diferenças sutis na estrutura e composição.

"O fato de esse recorde durar tanto tempo mostra o quão exigente esse campo realmente é", disse o professor David Cardwell, do Departamento de Engenharia de Cambridge, líder da pesquisa, em colaboração com a Boeing e o National High Field Magnet Laboratory da Florida State University."Há ganhos potenciais reais a serem obtidos mesmo com pequenos aumentos no campo."

A equipe tem que usar materiais conhecidos como cupratos, para conter um grande campo tão grande, que são folhas finas de cobre e oxigênio. Esses foram os primeiros supercondutores de alta temperatura a serem descobertos. Eles também têm o potencial de serem usados ​​de forma mais ampla quando se trata de aplicações médicas e científicas.

Eles têm um excelente potencial para aplicações práticas; no entanto, a desvantagem é que eles são frágeis. Eles podem ser comparados às massas secas, que quebram quando dobradas. Os pesquisadores precisaram modificar a microestrutura do GdBCO de forma a aumentar a corrente que carrega junto com o desempenho térmico, reforçando-a com um anel de aço inoxidável e envolvendo os grãos individuais por contração. O Dr. John Durrell disse que este foi um passo muito importante para obter os resultados.

"Este trabalho pode anunciar a chegada de supercondutores em aplicações do mundo real, " disse o Professor Cardwell, Chefe do Departamento de Engenharia. "Para ver supercondutores a granel aplicados para uso diário, precisamos de grandes grãos de material supercondutor com as propriedades necessárias que podem ser fabricados por processos relativamente padrão."

Foi dito que muitas aplicações de nicho estão atualmente sendo desenvolvidas pela equipe e a aplicação comercial generalizada dos supercondutores pode ser vista nos próximos cinco anos.

"Este recorde não poderia ter sido alcançado sem o apoio de nossos colegas e parceiros acadêmicos e industriais,"disse Cardwell."Foi um verdadeiro esforço de equipe, e esperamos que traga esses materiais um passo significativo mais perto de aplicações práticas."

"A Boeing continua a ver aplicações práticas para essa pesquisa de material supercondutor e estamos entusiasmados com as possibilidades possibilitadas pelos avanços recentes alcançados pela equipe de Cambridge", disse Patrick Stokes, líder do portfólio de pesquisa financiado pela Boeing na Universidade de Cambridge.


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