Супержици - нанотехнологии в електроенергийната индустрия

Специалисти на Всеруския изследователски институт за неорганични материали, кръстен на академик А.А. Bochvara разработи технологията за създаване на най-новите супер проводници. Същността на технологията е последователното сглобяване на биметални композитни заготовки с последващата им деформация. Това прави възможно включването на лентови ниобиеви влакна с дебелина само 6-10 nm в матрицата на обикновена медна жица.

Резултатът е композитен проводник с напречно сечение от 2 до 3 мм, в който присъстват до 400 милиона от тези най-добри ниобиеви влакна. Полученият проводник се характеризира с аномално висока механична якост, значително повече от 500 МРа и електрическа проводимост 65-85% от проводимостта на чистата мед, което се постига чрез малко разстояние между влакната, сравнимо със средната дължина на пътя на електроните в медната матрица.

За супер проводници се считат проводници с якост на опън над 400-450 MPa, проводимостта на които е от 40 до 80% от стойността на тази стойност на съответната чиста мед. През лятото на 2012 г., заедно с RUSNANO, в Русия стартира заводът „Наноелектро“, като част от индустриалната му дейност започва производството на такива свръхсилни наноструктурирани проводници с планиран обем до 50 тона годишно.

Бюджетът на проекта възлиза на 1,02 милиарда рубли. Редица чуждестранни компании, включително корабостроителни предприятия, имат собствен интерес да придобият супер-проводници, произведени от Русия, тъй като новите продукти значително надвишават съществуващите им аналози на пазара.

Днес свръхпроводите са необходими предимно на учените, за да създадат супер мощни електромагнити. Партньорите по проекта са: CERN, Институт Курчатов, Национална лаборатория за високи магнитни полета, Лос Аламос, САЩ, Изследователски център Росендорф, Дрезден, Германия, Руски железници, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

През март 2012 г. в лабораторията на Лос Аламос беше поставен световен рекорд, при който електромагнит, базиран на руски супер проводници, показа индукция от 100 Тесла, което е 2 милиона пъти по-голямо от магнитното поле на Земята. В допълнение, такива индустрии като роботика, микроелектроника, корабостроене, самолетостроене и други важни високотехнологични отрасли се интересуват от използването на супер проводници.

Ако сравните новия композитен материал с мед, бронз, месинг, тогава предимствата ще станат очевидни. Чистата мед има изключителна електрическа проводимост (по-ниска от сребърната), но якостта на опън на медта е само 220-270 МРа.

Проводимостта на бронза е само 17% от проводимостта на чистата мед, но якостта на опън е 400-970 МРа. Месингът има якост на опън от 380-880 MPa, но електрическата му проводимост е 2 пъти по-ниска от електрическата проводимост на медта.

Що се отнася до новия материал на свръхпроводниците, силата на опън тук достига 1200 MPa, а електрическата проводимост е само малко по-ниска от електрическата проводимост на медта.

Така че свръхпроводниците с високи механични характеристики са просто незаменими за импулсни магнити с високо поле и магнито-импулсни индуктори, за авиационни и космически технологии, за военноморската и отбранителната промишленост, както и за контактни проводници за високоскоростни влакове.

Силата на проводниците също е важна просто в нашите климатични условия, където мокрият сняг и шкембеният вятър често водят до прекъсване на електропровода, което е изпълнено с прекъсвания в населените места и продължителни ремонтни дейности. С течение на времето наноструктурните проводници почти сигурно ще помогнат за решаването на този проблем.

Вижте също:Наногенератори - универсални генератори на енергия