Группа ученых разработала высокотемпературные сверхпроводящие провода, которые способны проводить на 50% больше тока, чем предыдущие рекорды.
Сверхпроводники, материалы, которые проводят электричество без сопротивления, долгое время рассматривались как основа для революционных технологий. Однако их практическое использование было ограничено техническими сложностями. Новое исследование может изменить эту ситуацию.
Важно отметить, что достижение не потребовало увеличения затрат или усложнения процесса производства. По утверждению авторов разработки, новые провода изготавливаются с использованием тех же методов, что и существующие высокотемпературные сверхпроводники.
В отличие от классических сверхпроводников, работающих при температурах ниже 30 градусов Кельвина, высокотемпературные сверхпроводники функционируют при температурах выше 77 К. Это позволяет охлаждать их с помощью относительно недорогих криогенных систем на основе жидкого азота.
Преимущества сверхпроводников по сравнению с обычными проводниками значительны. Отсутствие потерь энергии при передаче электричества открывает перспективы создания более эффективных электросетей. Кроме того, уникальные свойства сверхпроводников делают их идеальными для применения в мощных электромагнитах.
Потенциальные области применения новых проводов впечатляют: они могут использоваться в поездах на магнитной подушке, более совершенных аппаратах МРТ, ветряных турбинах с удвоенной мощностью и даже в термоядерных электростанциях.
Новые провода демонстрируют рекордные показатели по переносу тока в широком диапазоне температур - от 5 до 77 К. При температуре 4,2 К они проводят ток плотностью 190 миллионов ампер на квадратный сантиметр без внешнего магнитного поля. Это на 50% превышает результаты, зафиксированные в 2022 году, и на 100% лучше показателей 2021 года.
В условиях, близких к тем, что требуются для термоядерных установок (20 К и внешнее магнитное поле 20 тесла), новые провода могут нести ток плотностью около 9,3 миллиона ампер на квадратный сантиметр, что в 5 раз больше, чем у современных коммерческих высокотемпературных сверхпроводящих проводов.
Исследователи также достигли рекордных значений силы пиннинга - способности удерживать магнитные вихри внутри сверхпроводника. Разработка продемонстрировала силу пиннинга более 6,4 триллиона ньютонов при 4,3 К в магнитном поле 7 тесла.
Новые провода основаны на редкоземельном барий-медном оксиде (REBCO), в котором наноразмерные столбики из цирконата бария помогают удерживать магнитные вихри, что позволяет достичь более высоких сверхтоков.
Результаты исследования были опубликованы 7 августа в журнале *Nature Communications*. Ученые верят, что их работа приблизит нас к практическому применению сверхпроводников в повседневной жизни и откроет путь к новым технологическим прорывам в энергетике, медицине и транспорте.