Υπεραγωγιμότητα νιοβίου

Ανακαλύφθηκε πριν από πολύ καιρό ότι όταν η θερμοκρασία πέσει σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, οι χημικές ιδιότητες ορισμένων ουσιών αλλάζουν ξαφνικά και γίνονται «υπεραγωγοί» χωρίς σχεδόν καμία αντίσταση. Η θερμοκρασία στην οποία μια ουσία αρχίζει να έχει αυτή την περίεργη «υπεραγώγιμη» ιδιότητα ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία. Περιττό να πούμε ότι η κρίσιμη θερμοκρασία διαφόρων ουσιών είναι διαφορετική.
Είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε ότι οι εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες δεν είναι εύκολο να επιτευχθούν και οι άνθρωποι πληρώνουν τεράστιο τίμημα για αυτές. όσο πλησιάζουμε στο απόλυτο μηδέν, τόσο μεγαλύτερο είναι το τίμημα που πρέπει να πληρώσουμε. Επομένως, η απαίτησή μας για υπεραγώγιμες ουσίες είναι, φυσικά, όσο υψηλότερη είναι η κρίσιμη θερμοκρασία, τόσο το καλύτερο.
Υπάρχουν πολλά στοιχεία με υπεραγώγιμες ιδιότητες και το νιόβιο έχει μια από τις υψηλότερες κρίσιμες θερμοκρασίες. Και το κράμα νιοβίου, η κρίσιμη θερμοκρασία μέχρι την απόλυτη θερμοκρασία των 18,5 έως 21 βαθμών, είναι αυτή τη στιγμή τα πιο σημαντικά υπεραγώγιμα υλικά.
Κάποτε οι άνθρωποι έκαναν ένα τέτοιο πείραμα: ένα κρύο στην υπεραγώγιμη κατάσταση του μεταλλικού δακτυλίου νιοβίου, περνούσαν το ρεύμα και μετά αποσυνδέονταν το ρεύμα, και μετά, όλο το σύνολο των οργάνων έκλεισε, για να διατηρήσει τη χαμηλή θερμοκρασία. Μετά από δυόμισι χρόνια, οι άνθρωποι ανοίγουν το όργανο, διαπίστωσαν ότι ο δακτύλιος νιοβίου στο ρεύμα εξακολουθεί να ρέει, και η τρέχουσα ισχύς και μόλις ενεργοποιείται σχεδόν ακριβώς το ίδιο!

Από αυτό το πείραμα, ήταν σαφές ότι τα υπεραγώγιμα υλικά δεν χάνουν σχεδόν καθόλου ρεύμα. Εάν χρησιμοποιούνται υπεραγώγιμα καλώδια για τη μετάδοση ισχύος, η απόδοση της μετάδοσης ισχύος θα βελτιωθεί σημαντικά επειδή δεν έχει αντίσταση και δεν θα υπάρχει απώλεια ενέργειας όταν περνάει το ρεύμα.
Κάποιος έχει σχεδιάσει ένα τρένο μαγνητικής αιώρησης υψηλής ταχύτητας που έχει υπεραγώγιμους μαγνήτες εγκατεστημένους στα μέρη των τροχών, έτσι ώστε ολόκληρο το τρένο να μπορεί να επιπλέει στην τροχιά για περίπου δέκα εκατοστά. Με αυτόν τον τρόπο, δεν θα υπάρχουν άλλες τριβές μεταξύ του τρένου και της γραμμής, μειώνοντας την αντίσταση στην πρόοδο. Ένα τρένο maglev με χωρητικότητα επιβατών εκατό μπορεί να φτάσει ταχύτητες πάνω από πεντακόσια χιλιόμετρα την ώρα με μόνο εκατό ίππους πρόωσης.
Με μια ζώνη από νιόβιο μήκους είκοσι χιλιομέτρων, τυλιγμένη γύρω από το χείλος ενός τροχού με διάμετρο ενάμισι μέτρο, οι περιελίξεις μπορούν να δημιουργήσουν ένα ισχυρό και σταθερό μαγνητικό πεδίο αρκετά ισχυρό για να σηκώσει ένα βάρος εκατόν είκοσι -δύο κιλά και το κάνουν να αιωρείται στο χώρο του μαγνητικού πεδίου. Εάν αυτό το μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιούταν σε μια αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης για να τεθεί υπό έλεγχο η ισχυρή αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης, θα ήταν δυνατό να μας παράσχουμε μεγάλες ποσότητες σχεδόν ατελείωτης φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι άνθρωποι είχαν φτιάξει μια γεννήτρια DC από υπεραγώγιμο υλικό νιοβίου-τιτανίου. Έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως μικρό μέγεθος, μικρό βάρος, χαμηλό κόστος και παράγει εκατό φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε σύγκριση με μια συνηθισμένη γεννήτρια ίδιου μεγέθους.