Superwires - nanoteknologi i den elektriske kraftindustri

Specialister fra Det russiske forskningsinstitut for uorganiske materialer opkaldt efter akademikeren A.A. Bochvara udviklede teknologien til at skabe de nyeste superledninger. Essensen af ​​teknologien er den sekventielle samling af bimetalliske sammensatte billetter med deres efterfølgende deformation. Dette gør det muligt at inkorporere tape-niobfibre med en tykkelse på kun 6-10 nm i matrixen af ​​en almindelig kobbertråd.

Resultatet er en sammensat ledning med et tværsnit på 2 x 3 mm, hvori op til 400 millioner af disse fineste niobfibre er til stede. Den resulterende ledning er kendetegnet ved en afvigende høj mekanisk styrke, væsentligt mere end 500 MPa, og en elektrisk ledningsevne på 65-85% af ledningsevnen af ​​rent kobber, som opnås ved en lille afstand mellem fibrene, sammenlignelig med den gennemsnitlige banelængde for elektronerne i kobbermatrixen.

Supertråde er ledninger med en trækstyrke på over 400-450 MPa, hvis elektriske ledningsevne er fra 40 til 80% af værdien af ​​denne værdi af det tilsvarende rene kobber. I sommeren 2012 blev Nanoelectro-anlægget sammen med RUSNANO lanceret i Rusland som en del af sin industrielle aktivitet begyndte produktionen af ​​sådanne ultrahøjstyrke nanostrukturerede ledninger med et planlagt volumen på op til 50 ton om året.

Projektbudgettet udgjorde 1,02 milliarder rubler. En række udenlandske virksomheder, herunder skibsbygningsvirksomheder, har deres egen interesse i at erhverve russiskfremstillede superledninger, da nye produkter markant overstiger deres eksisterende analoger på markedet.

I dag er superwirler primært brug for af forskere til at skabe super-magtfulde elektromagneter. Projektpartnere er: CERN, Kurchatov Institute, National Laboratory of High Magnetic Fields, Los Alamos, USA, Rossendorf Research Center, Dresden, Tyskland, Russian Railways, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

I marts 2012 var det i laboratoriet i Los Alamos, der blev sat en verdensrekord, hvor en elektromagnet baseret på russiske superledninger viste en induktion på 100 Tesla, som er 2 millioner gange større end jordens magnetfelt. Derudover er industrier såsom robotik, mikroelektronik, skibsbygning, flyproduktion og andre vigtige højteknologiske industrier interesseret i at bruge superledninger.

Hvis du sammenligner det nye kompositmateriale med kobber, bronze, messing, vil fordelene blive tydelige. Rent kobber har enestående elektrisk ledningsevne (ringere end sølv), men på samme tid er trækstyrken for kobber kun 220-270 MPa.

Konduktivitet af bronze er kun 17% af ledningsevnen i rent kobber, men trækstyrken på 400-970 MPa. Messing har en trækstyrke på 380-880 MPa, men dens elektriske ledningsevne er 2 gange lavere end den elektriske ledningsevne af kobber.

Hvad angår det nye materiale i superledere, når trækstyrken her 1200 MPa, og den elektriske ledningsevne er kun lidt underordnet som den elektriske ledningsevne af kobber.

Så superledere med høje mekaniske egenskaber er simpelthen uundværlige for højfeltimpulsmagneter og magneto-impulsinduktorer, luftfart og rumteknologi, for marine- og forsvarsindustrien samt kontaktledninger til højhastighedstog.

Ledningenes styrke er også vigtig, simpelthen i vores klimatiske forhold, hvor våd sne og en skrigende vind ofte fører til strømlinjeafbrydelser, som er fyldt med mørklægninger i bygder og lange reparationsarbejder. Over tid vil nanostrukturerede ledninger næsten helt sikkert hjælpe med at løse dette problem.

Se også:Nanogeneratorer - universelle energegeneratorer

Comments

[#1]

alt er godt, men der siges ikke noget om omkostningerne

[#2]

Med alle fordelene ved disse ledninger er deres største ulempe den tunge vægt, som er en kritisk parameter for kraftledninger, og deres omkostninger er mange gange højere end prisen på traditionelle ledninger.