Supervadi - nanotehnoloģija elektroenerģijas nozarē

Visu Krievijas Neorganisko materiālu pētniecības institūta speciālisti, kas nosaukti pēc akadēmiķa A.A. Bochvara izstrādāja tehnoloģiju, lai izveidotu jaunākos supervadus. Tehnoloģijas būtība ir bimetāla kompozītmateriālu sagatavju secīga montāža ar sekojošu to deformāciju. Tas ļauj parastās vara stieples matricā iestrādāt lentes niobija šķiedras, kuru biezums ir tikai 6-10 nm.

Rezultāts ir kompozīta stieple ar šķērsgriezumu 2 x 3 mm, kurā ir līdz 400 miljoniem šo smalkāko niobija šķiedru. Iegūto stiepli raksturo anomāli augsta mehāniskā izturība, ievērojami lielāka par 500 MPa, un elektriskā vadītspēja ir 65-85% no tīra vara vadītspējas, ko panāk ar nelielu attālumu starp šķiedrām, kas salīdzināms ar elektronu vidējo ceļa garumu vara matricā.

Supervadi tiek uzskatīti par vadiem, kuru stiepes izturība pārsniedz 400-450 MPa un kuru elektriskā vadītspēja ir no 40 līdz 80% no attiecīgā tīrā vara šīs vērtības vērtības. 2012. gada vasarā kopā ar RUSNANO Krievijā tika uzsākta Nanoelectro rūpnīca, kuras rūpnieciskās darbības ietvaros tika sākta tādu īpaši augstas stiprības nanostrukturētu stiepļu ražošana ar plānoto apjomu līdz 50 tonnām gadā.

Projekta budžets bija 1,02 miljardi rubļu. Vairākiem ārvalstu uzņēmumiem, ieskaitot kuģu būves uzņēmumus, ir sava interese iegādāties Krievijā ražotus supervadus, jo jauni produkti ievērojami pārsniedz to pašreizējos analogus tirgū.

Mūsdienās supervadi galvenokārt nepieciešami zinātniekiem, lai izveidotu superjaudīgus elektromagnētus. Projekta partneri ir: CERN, Kurchatov Institute, Valsts Augsto magnētisko lauku laboratorija, Los Alamos, ASV, Rossendorf Research Center, Drēzdene, Vācija, Krievijas dzelzceļš, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

2012. gada martā Los Alamos laboratorijā tika uzstādīts pasaules rekords, kur elektromagnēts, kura pamatā bija Krievijas supervadi, parādīja 100 Tesla indukciju, kas ir 2 miljonus reižu lielāka par Zemes magnētisko lauku. Turklāt superviru izmantošanā ir ieinteresētas tādas nozares kā robotika, mikroelektronika, kuģu būve, lidmašīnu būve un citas svarīgas augsto tehnoloģiju nozares.

Ja jūs salīdzināsit jauno kompozītmateriālu ar varu, bronzu, misiņu, tad priekšrocības kļūs acīmredzamas. Tīram varam ir izcila elektriskā vadītspēja (zemāka par sudrabu), bet vara stiepes izturība ir tikai 220–270 MPa.

Bronzas vadītspēja ir tikai 17% no tīra vara vadītspējas, bet stiepes izturība ir 400-970 MPa. Misiņa stiepes izturība ir 380–880 MPa, bet tā elektriskā vadītspēja ir 2 reizes mazāka nekā vara elektriskā vadītspēja.

Runājot par jauno supravadītāju materiālu, stiepes izturība šeit sasniedz 1200 MPa, un elektriskā vadītspēja ir tikai nedaudz zemāka par vara elektrisko vadītspēju.

Tātad supravadītāji ar augstiem mehāniskiem parametriem ir vienkārši neaizstājami lauka lauka impulsu magnētiem un magneto impulsu induktoriem, aviācijas un kosmosa tehnoloģijai, flotes un aizsardzības nozarei, kā arī kontaktvadiem ātrgaitas vilcieniem.

Stiepļu izturība ir svarīga arī vienkārši mūsu klimatiskajos apstākļos, kur slapjš sniegs un mērens vējš bieži noved pie elektrolīniju pārtraukumiem, kas ir apgrūtināti ar elektrības padeves pārtraukumiem apmetnēs, un ilgstošiem remonta darbiem. Laika gaitā nanostrukturēti vadi gandrīz noteikti palīdzēs atrisināt šo problēmu.

Skatīt arī:Nanoģeneratori - universālie enerģijas ģeneratori