Комментарии 29
AFAIK, основная проблема высокотемпературных сверхпроводников — то, что они разрушаются при сколько-нибудь значительных токах. Эта проблема как-то решается?
Не токах, а магнитных полях, которые являются следствием тока. Собственно «обычная» сверхпроводимость также разрушеется.
Ну кроме тока через проводник может быть еще и внешнее магнитное поле (или коллективное поле витков). Т.е. реально есть трехмерное пространство существования сверхпроводящего состояния, ограниченное некими кривыми критического тока, внешнего магнитного поля и температуры. Чем больше один параметр, тем меньше два других (например при температуре жидкого гелия REBCO СП показывают не такие и замечательные параметры магнитного поля и тока, при которых они теряют СП состояние).
а в чем тогда практическая польза без возможности передавать значительные токи без потерь?
Ведь только на значительных токах и будет «овчинка стоить выделки».
Хотя… в электронике токи маленькие, но ведь там и размеры элементов микроскопические…
Ведь только на значительных токах и будет «овчинка стоить выделки».
Хотя… в электронике токи маленькие, но ведь там и размеры элементов микроскопические…
> Хотя… в электронике токи маленькие, но ведь там и размеры элементов микроскопические…
Сколько там типовой десктопный процессор тепла рассеивает? :)
Сколько там типовой десктопный процессор тепла рассеивает? :)
Спасибо за статью, очень доходчиво написано!
Однако мне, как дилетанту, не ясен следующий момент:
Можно ли получить аналог сверхпроводимости используя не куперовские пары состоящие из электронов, а какую-нибудь плазму состоящую скажем из фотонов(или других известных бозонов)?
Однако мне, как дилетанту, не ясен следующий момент:
Можно ли получить аналог сверхпроводимости используя не куперовские пары состоящие из электронов, а какую-нибудь плазму состоящую скажем из фотонов(или других известных бозонов)?
Есть очень похожее явление — конденсация Бозе-Эйнштейна. В состоянии такого конденсата ансамбль частиц находится в одном и том же квантовом состоянии на одном и том же энергетическом уровне.
При этом часто наблюдается сверхтекучесть, которая по идеологии очень похожа на сверхпроводимость. Идея обоих явлений в том, что при рассеянии частицы на чем-либо энергия рассеяния настолько мала, что не может перебросить частицу на более высокий уровень. Поэтому частицы могут распространяться без сопротивления среды. В случае жидкого гелия, фотонных конденсатов итп это дает сверхтекучесть; в случае куперовских пар — сверхпроводимость.
При этом часто наблюдается сверхтекучесть, которая по идеологии очень похожа на сверхпроводимость. Идея обоих явлений в том, что при рассеянии частицы на чем-либо энергия рассеяния настолько мала, что не может перебросить частицу на более высокий уровень. Поэтому частицы могут распространяться без сопротивления среды. В случае жидкого гелия, фотонных конденсатов итп это дает сверхтекучесть; в случае куперовских пар — сверхпроводимость.
Думаю, для популярной статьи было бы неплохо добавить, чем вообще полезна высокотемпературная сверхпроводимость, где ее можно было бы применить. Кроме довольно экзотической пользы в виде сильного улучшения состояния с термоядерными реакторами (которые станут гораздо реалистичнее, чем сейчас), мощные и желательно недорогие ВТСП магниты позволили бы создать совершенно новую электротехнику. Т.е. она была бы такой же, как и раньше, но ее параметры кардинально бы улучшились. Например электромоторы мегаваттных мощностей весом в десятки (а не тысячи) кг. Или сверхпроводящие индуктивные накопители энергии, позволяющие решить проблемы переменчивости возобновляемых источников энергии. В конце концов, сверхпроводящие генераторы для тех же ветряков, которые предлагают уже сегодня. Электрические машины станут легче, мощнее, открывая новые области применения.
Тогда и про применения низкотемпературной сверхпроводимости. А они вполне себе актуальны:
1) Магнитные катушки томографов. А еще ускорителей и токамаков =).
2) Джозефсоновские контакты — современные стандарты напряжения и сверхвысокоточные датчики магнитного поля (в т.ч. для медицины).
1) Магнитные катушки томографов. А еще ускорителей и токамаков =).
2) Джозефсоновские контакты — современные стандарты напряжения и сверхвысокоточные датчики магнитного поля (в т.ч. для медицины).
Например, для энергетики:
1) Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии;
2) Коммутаторы магнитных потоков на основе сверхпроводящих экранов.
1) Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии;
2) Коммутаторы магнитных потоков на основе сверхпроводящих экранов.
Увы, но мегаваттные моторы в десятки килограмм вы не создадите чисто механически: при мегаваттах момент будет такой, что он просто порвёт недостаточно крепкий мотор.
Ну, десятков килограмм может быть много :)
вы посчитайте только вал под 1 мегаватт.
Для такой мощности сам только вал, способный передавать такую мощность, будет весить явно не «десяток килограмм», плюс электрическая машина состоит из корпуса, ротора, статора.
Так же система охлаждения должна быть очень, очень серьезной, поскольку если вдруг от перегрева (пусть от окружающей среды) утратится сверх-проводимость, то будет небывалый бабах!
ну и подсчитайте крутящий момент на валу мегаваттника, например, при двух парах полюсов.
Всё очень, очень непросто.
Для такой мощности сам только вал, способный передавать такую мощность, будет весить явно не «десяток килограмм», плюс электрическая машина состоит из корпуса, ротора, статора.
Так же система охлаждения должна быть очень, очень серьезной, поскольку если вдруг от перегрева (пусть от окружающей среды) утратится сверх-проводимость, то будет небывалый бабах!
ну и подсчитайте крутящий момент на валу мегаваттника, например, при двух парах полюсов.
Всё очень, очень непросто.
Ну давайте посчитаем вал на 1 мегаватт.
Возьмем скорость вращения, характерную для реактивных двигателей (т.е. не являющуюся чем-то запредельным) — 9000 об/мин. Тогда нам нужно всего 1061 Н*м, что бы передать 1 мегаватт мощности. По вот этому ГОСТу с 1,5 кратным запасом нам хватит вала 40-42 мм диаметром. Метр такого вала будет весит 11 кг.
>Так же система охлаждения должна быть очень, очень серьезной, поскольку если вдруг от перегрева (пусть от окружающей среды) утратится сверх-проводимость, то будет небывалый бабах!
У вас рассуждения человека, который никогда не сталкивался с тем, как это реализовано в реальных сверхпроводниках. Вообще глупо говорить о системе охлаждения, если мы не знаем, о каком материале идет речь. Может быть он будет работать до 400К, и охлаждения вентилятором вполне хватит.
>ну и подсчитайте крутящий момент на валу мегаваттника, например, при двух парах полюсов.
Посчитал выше — 1061 Н*м. Вы хотите сказать пульсации момента или что?
>Всё очень, очень непросто.
Никто и не сомневается. Ровно так же нет сомнений, что при наличии реально высокотемпературных СП будет революция в этой области.
Возьмем скорость вращения, характерную для реактивных двигателей (т.е. не являющуюся чем-то запредельным) — 9000 об/мин. Тогда нам нужно всего 1061 Н*м, что бы передать 1 мегаватт мощности. По вот этому ГОСТу с 1,5 кратным запасом нам хватит вала 40-42 мм диаметром. Метр такого вала будет весит 11 кг.
>Так же система охлаждения должна быть очень, очень серьезной, поскольку если вдруг от перегрева (пусть от окружающей среды) утратится сверх-проводимость, то будет небывалый бабах!
У вас рассуждения человека, который никогда не сталкивался с тем, как это реализовано в реальных сверхпроводниках. Вообще глупо говорить о системе охлаждения, если мы не знаем, о каком материале идет речь. Может быть он будет работать до 400К, и охлаждения вентилятором вполне хватит.
>ну и подсчитайте крутящий момент на валу мегаваттника, например, при двух парах полюсов.
Посчитал выше — 1061 Н*м. Вы хотите сказать пульсации момента или что?
>Всё очень, очень непросто.
Никто и не сомневается. Ровно так же нет сомнений, что при наличии реально высокотемпературных СП будет революция в этой области.
Простой перебор различных химических соединений не выглядит многообещающим способом получения сверхпроводимости при комнатных температурах, так как число возможных соединений огромно.
Отталкиваясь от этого тезиса: перебор должен быть «умным». Пока теоретики конструируют новые модели, практики перенимают методы специализированного искусственного интеллекта из задач, связанных с большими данными ([1], [2]). В общем, происходит скрещивание материаловедения и информатики (локально и на этом ресурсе в том числе, что очень отрадно).
Вообще интересно, а есть ли какие-нибудь перспективы в этом направлении для алмаза и графитоподобных материалов?
Хотелось бы ещё понять что есть суть понятия «конденсация», когда речь идёт о элементарных частицах?
В двух словах — все частицы оказываются на самом нижнем энергетическом уровне. При этом наблюдаются интересные квантовые свойства. Например, у них совпадает фаза волновой функции, а значит конденсат ведет себя как один огромный квантовый объект, что в обычных условиях не наблюдается.
Получается такое состояние обычно непросто: с самого нижнего энергетического уровня атомы легко перескакивают на более высокие. Приходится очень сильно охлаждать атомы, чтобы у них не осталось энергии не переход вверх. С фотонами (а также разными квазичастицами) получается чуть попроще, но там свои сложности.
Получается такое состояние обычно непросто: с самого нижнего энергетического уровня атомы легко перескакивают на более высокие. Приходится очень сильно охлаждать атомы, чтобы у них не осталось энергии не переход вверх. С фотонами (а также разными квазичастицами) получается чуть попроще, но там свои сложности.
Обращаю внимание, что в этом году получили сверхпроводящий сероводород при 190К и высоком давлении (по другим данным даже при 200К). Пока это последний рекорд.
Кто может помочь выйти на производство?
Есть предложение по изготовлению искусственных сверхпроводников.
Пока просчитано по алмазной матрице, Но, если будет интерес, то можно рассмотреть и другие варианты.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Экспертное мнение: Высокотемпературная сверхпроводимость