Superwires - nanotechnologie v elektroenergetice

Specialisté All-ruský výzkumný ústav anorganických materiálů pojmenovaný po akademika A.A. Bochvara vyvinul technologii pro vytváření nejnovějších super drátů. Podstatou technologie je postupné sestavení bimetalických kompozitních sochorov s jejich následnou deformací. To umožňuje začlenit pásková niobová vlákna o tloušťce pouze 6 až 10 nm do matrice běžného měděného drátu.

Výsledkem je kompozitní drát o průřezu 2 x 3 mm, ve kterém je přítomno až 400 milionů těchto nejjemnějších niobových vláken. Výsledný drát se vyznačuje anomálně vysokou mechanickou pevností, významně více než 500 MPa a elektrickou vodivostí 65 až 85% vodivosti čisté mědi, čehož je dosaženo malou vzdáleností mezi vlákny, což je srovnatelné s průměrnou délkou dráhy elektronů v měděné matrici.

Za dráty se považují dráty s pevností v tahu vyšší než 400 - 450 MPa, jejichž elektrická vodivost je od 40 do 80% hodnoty této hodnoty odpovídající čisté mědi. V létě 2012 byla společně s RUSNANO v Rusku zahájena provozovna Nanoelectro, v rámci průmyslové činnosti byla zahájena výroba takových ultravysokých nanostrukturovaných drátů s plánovaným objemem až 50 tun ročně.

Rozpočet projektu činil 1,02 miliardy rublů. Řada zahraničních společností, včetně loďařských podniků, má svůj vlastní zájem o získání super-drátů vyrobených v Rusku, protože nové produkty výrazně převyšují jejich stávající analoga na trhu.

V dnešní době jsou vědci primárně potřební k vytváření super výkonných elektromagnetů. Partnery projektu jsou: CERN, Kurchatov Institute, Národní laboratoř vysokých magnetických polí, Los Alamos, USA, Rossendorf Research Center, Drážďany, Německo, Ruské železnice, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

V březnu 2012 byl v laboratoři v Los Alamos nastaven světový rekord, kde elektromagnet založený na ruských supervodičích vykazoval indukci 100 Tesla, což je 2 milionkrát větší než magnetické pole Země. Kromě toho mají průmyslová odvětví, jako je robotika, mikroelektronika, stavba lodí, výroba letadel a další důležitá odvětví špičkových technologií, zájem o použití supervodičů.

Pokud porovnáte nový kompozitní materiál s mědí, bronzem, mosazem, výhody se projeví. Čistá měď má výjimečnou elektrickou vodivost (nižší než stříbro), ale pevnost mědi v tahu je pouze 220-270 MPa.

Vodivost bronzu je pouze 17% vodivosti čisté mědi, ale pevnost v tahu 400-970 MPa. Mosaz má pevnost v tahu 380-880 MPa, ale její elektrická vodivost je dvakrát nižší než elektrická vodivost mědi.

Pokud jde o nový materiál supravodičů, dosahuje pevnost v tahu 1200 MPa a elektrická vodivost je jen nepatrně nižší než elektrická vodivost mědi.

Supravodiče s vysokými mechanickými vlastnostmi jsou tedy jednoduše nezbytné pro vysokofrekvenční impulsní magnety a magnetoimpulzní induktory, pro leteckou a kosmickou technologii, pro námořní a obranný průmysl a pro kontaktní dráty pro vysokorychlostní vlaky.

Síla vodičů je také důležitá jednoduše v našich klimatických podmínkách, kde mokrý sníh a přílivový vítr často vedou k přerušení vedení, což je v sídlech plné výpadků proudu a zdlouhavých oprav. Postupem času tento problém vyřeší téměř jistě nanostrukturované dráty.

Viz také:Nanogenerátory - univerzální generátory energie