Superwires - la nanotechnologie dans l'industrie de l'énergie électrique

Des spécialistes de l'Institut panrusse de recherche sur les matériaux inorganiques du nom de l'académicien A.A. Bochvara a développé la technologie pour créer les derniers fils super. L'essence de la technologie est l'assemblage séquentiel de billettes composites bimétalliques avec leur déformation ultérieure. Cela permet d'incorporer des fibres de ruban de niobium d'une épaisseur de seulement 6-10 nm dans la matrice d'un fil de cuivre ordinaire.

Le résultat est un fil composite d'une section de 2 sur 3 mm, dans lequel jusqu'à 400 millions de ces fibres de niobium les plus fines sont présentes. Le fil résultant se caractérise par une résistance mécanique anormalement élevée, nettement supérieure à 500 MPa, et une conductivité électrique de 65 à 85% de la conductivité du cuivre pur, qui est obtenue par une petite distance entre les fibres, comparable à la longueur moyenne du trajet des électrons dans la matrice de cuivre.

Les super-fils sont considérés comme des fils ayant une résistance à la traction supérieure à 400-450 MPa, dont la conductivité est de 40 à 80% de la valeur de cette valeur du cuivre pur correspondant. Au cours de l'été 2012, en collaboration avec RUSNANO, l'usine Nanoelectro a été lancée en Russie, dans le cadre de son activité industrielle, la production de tels fils nanostructurés à très haute résistance avec un volume prévu pouvant atteindre 50 tonnes par an a commencé.

Le budget du projet s'élevait à 1,02 milliard de roubles. Un certain nombre de sociétés étrangères, y compris des entreprises de construction navale, ont leur propre intérêt à acquérir des super-fils de fabrication russe, car les nouveaux produits dépassent considérablement leurs analogues existants sur le marché.

Aujourd'hui, les super-fils sont principalement nécessaires aux scientifiques pour créer des électro-aimants super puissants. Les partenaires du projet sont: CERN, Kurchatov Institute, National Laboratory of High Magnetic Fields, Los Alamos, USA, Rossendorf Research Center, Dresden, Allemagne, Russian Railways, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

En mars 2012, c'est dans le laboratoire de Los Alamos qu'un record du monde a été établi, où un électroaimant à base de super fils russes a montré une induction de 100 Tesla, soit 2 millions de fois plus importante que le champ magnétique de la Terre. En outre, des industries telles que la robotique, la microélectronique, la construction navale, la fabrication d'aéronefs et d'autres industries de haute technologie importantes sont intéressées à utiliser des super-fils.

Si vous comparez le nouveau matériau composite avec du cuivre, du bronze, du laiton, les avantages deviendront apparents. Le cuivre pur a une conductivité électrique exceptionnelle (inférieure à l'argent), mais en même temps, la résistance à la traction du cuivre n'est que de 220 à 270 MPa.

La conductivité du bronze n'est que de 17% de la conductivité du cuivre pur, mais la résistance à la traction de 400-970 MPa. Le laiton a une résistance à la traction de 380 à 880 MPa, mais sa conductivité électrique est 2 fois inférieure à la conductivité électrique du cuivre.

Quant au nouveau matériau des supraconducteurs, la résistance à la traction atteint ici 1200 MPa, et la conductivité électrique n'est que légèrement inférieure à la conductivité électrique du cuivre.

Les supraconducteurs à hautes caractéristiques mécaniques sont donc tout simplement indispensables pour les aimants à impulsion à champ élevé et les inductances à magnéto-impulsion, pour les technologies aéronautiques et spatiales, pour l'industrie navale et la défense, ainsi que les fils de contact pour les trains à grande vitesse.

La résistance des fils est également importante simplement dans nos conditions climatiques, où la neige mouillée et un vent de rafale entraînent souvent des ruptures de ligne électrique, ce qui est lourd de pannes de courant dans les colonies et de longs travaux de réparation. Au fil du temps, les fils nanostructurés aideront presque certainement à résoudre ce problème.

Voir aussi:Nanogénérateurs - générateurs d'énergie universels