Superwires - นาโนเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า

ผู้เชี่ยวชาญของสถาบันวัสดุอนินทรีย์ All-Russian ตั้งชื่อตาม Academician A.A. Bochvara พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการสร้างสาย super ล่าสุด สาระสำคัญของเทคโนโลยีคือการประกอบตามลำดับของบิลเลตคอมโพสิต bimetallic ที่มีการเสียรูปตามมา สิ่งนี้ทำให้สามารถรวมเส้นใยไนโอเบียมเทปที่มีความหนาเพียง 6-10 นาโนเมตรเข้ากับเมทริกซ์ของลวดทองแดงธรรมดา

ผลที่ได้คือลวดคอมโพสิตที่มีหน้าตัดขนาด 2 x 3 มม. ซึ่งมีเส้นใยไนโอเบียมที่ดีที่สุดถึง 400 ล้านเส้น ลวดที่เกิดนั้นมีความแข็งแรงเชิงกลสูงผิดปกติอย่างมีนัยสำคัญมากกว่า 500 MPa และมีค่าการนำไฟฟ้า 65-85% ของการนำไฟฟ้าของทองแดงบริสุทธิ์ซึ่งทำได้โดยระยะห่างระหว่างเส้นใยเพียงเล็กน้อยเทียบกับความยาวเส้นทางเฉลี่ยของอิเล็กตรอนในเมทริกซ์ทองแดง

สายซุปเปอร์ถือว่าเป็นสายที่มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่า 400-450 MPa ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้า 40-40% ของมูลค่าของมูลค่าของทองแดงบริสุทธิ์ที่สอดคล้องกันนี้ ในช่วงฤดูร้อนปี 2555 พร้อมกับ RUSNANO โรงงาน Nanoelectro ได้เปิดตัวในรัสเซียซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกิจกรรมอุตสาหกรรมการผลิตสายนาโนโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษดังกล่าวซึ่งมีปริมาณการผลิตสูงถึง 50 ตันต่อปีเริ่มขึ้น

งบประมาณโครงการ 1.02 พันล้านรูเบิล บริษัท ต่างประเทศจำนวนมากรวมถึง บริษัท ต่อเรือต่างมีความสนใจในการซื้อสายซุปเปอร์ทำจากรัสเซียเนื่องจากผลิตภัณฑ์ใหม่มีความหมายมากกว่า analogues ที่มีอยู่ในตลาดอย่างมีนัยสำคัญ

ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องการซุปเปอร์ไวร์เป็นหลักเพื่อสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลัง พันธมิตรของโครงการ ได้แก่ : CERN, Kurchatov Institute, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสนามแม่เหล็กสูง, Los Alamos, สหรัฐอเมริกา, Rossendorf Research Center, เดรสเดน, เยอรมนี, รถไฟรัสเซีย, VNIIKP, ALPHISICA GmbH

ในเดือนมีนาคม 2012 มันอยู่ในห้องปฏิบัติการของลอสอาลามอสที่มีการบันทึกสถิติโลกซึ่งแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้สายซุปเปอร์รัสเซียแสดงการเหนี่ยวนำ 100 เทสลาซึ่งสูงกว่าสนามแม่เหล็กโลก 2 ล้านเท่า นอกจากนี้อุตสาหกรรมเช่นหุ่นยนต์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์การต่อเรือการผลิตเครื่องบินและอุตสาหกรรมไฮเทคสำคัญอื่น ๆ สนใจที่จะใช้สายซุปเปอร์

หากคุณเปรียบเทียบวัสดุคอมโพสิตใหม่กับทองแดงบรอนซ์ทองเหลืองดังนั้นข้อดีจะชัดเจนขึ้น ทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม (ด้อยกว่าเงิน) แต่ในเวลาเดียวกันความต้านทานแรงดึงของทองแดงมีค่าเพียง 220-270 MPa

การนำทองแดงเป็นเพียง 17% ของการนำทองแดงบริสุทธิ์ แต่ความต้านทานแรงดึงของ 400-970 MPa ทองเหลืองมีความต้านทานแรงดึง 380-880 MPa แต่ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าค่าการนำไฟฟ้าของทองแดง 2 เท่า

สำหรับวัสดุตัวนำยิ่งยวดใหม่นั้นค่าความต้านทานแรงดึงสูงถึง 1200 MPa และค่าการนำไฟฟ้านั้นด้อยกว่าค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ดังนั้นตัวนำยิ่งยวดที่มีคุณสมบัติทางกลสูงจึงขาดไม่ได้สำหรับแม่เหล็กสนามแรงสูงและตัวนำแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับสนามบินและเทคโนโลยีอวกาศสำหรับอุตสาหกรรมกองทัพเรือและกลาโหมรวมถึงสายเชื่อมต่อสำหรับรถไฟความเร็วสูง

ความแข็งแรงของสายไฟก็มีความสำคัญเช่นกันในสภาพภูมิอากาศของเราที่ซึ่งหิมะเปียกและลมที่พัดผ่านมักนำไปสู่การแตกของสายไฟซึ่งเต็มไปด้วยความมืดมนในการตั้งถิ่นฐานและการซ่อมแซมที่ยาวนาน เมื่อเวลาผ่านไปสายไฟที่มีโครงสร้างนาโนจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้อย่างแน่นอน

ดูเพิ่มเติมที่:Nanogenerators - เครื่องกำเนิดพลังงานสากล