Новый подход к преодолению основного препятствия на пути к сверхпроводникам следующего поколения

Исследователи из Государственного университета Северной Каролины (США) разработали новую компьютерную методику, направленную на повышение практичности сверхпроводящих материалов с целью их применения в определенных сферах. Они использовали этот подход для преодоления ключевого препятствия на пути к практическому применению сверхпроводника следующего поколения — оксида иттрия бария меди (YBCO).

К сверхпроводникам относятся материалы, способные проводить электричество без потерь, например, без рассеивания энергии в виде тепла. В настоящее время такие материалы используются в медицинской магнитно-резонансной томографии (МРТ) и, вполне возможно, будут играть заметную роль в новых видах энергетических технологий.

Одна из проблем, с которыми сталкиваются системные инженеры при разработке технологий с использованием сверхпроводящих материалов, состоит в том, что они вынуждены создавать продукты, опираясь на свойства существующих материалов. Но теперь американские исследователи предложили новый подход, который позволит разработчикам напрямую взаимодействовать с промышленностью, производящей сверхпроводящие материалы, и создавать сверхпроводники, больше соответствующие качествам конечной продукции.

Чтобы продемонстрировать практичность процесса, исследователи решили проблему, связанную со сверхпроводниками YBCO. Последние весьма перспективны, поскольку обладают прочностью и высокой плотностью тока, а значит, способны проводить большое количество электричества. Но на пути их широкого применения существуют определенные препятствия, одним из которых является так называемое «гашение». Последнее заключается во внезапной потере сверхпроводником его качеств. Сверхпроводники используются для хранения больших количеств электричества в магнитном поле, но гашение высвобождает всю сохраненную энергию, что может привести к разрушению системы. По словам ученых, чем лучше сверхпроводник, и чем выше его энергетическая плотность, тем более необходимы меры по защите от гашения. Для решения этой проблемы исследователи изучили семь различных переменных, чтобы определить, какой способ разработки YBCO позволит оптимизировать эксплуатационные качества и минимизировать риск гашения. Они рассмотрели, в частности, вопрос о том, каким образом на риск гашения влияет увеличение толщины материала. В результате выяснилось, что в этом случае риск снижается. В целом, для решения вопроса с гашением новый подход оказался весьма эффективным.