Augstas temperatūras vadu vēsture

By | 10 novembr, 2022

Augstas temperatūras supervadošiem vadiem jeb HTS vadiem ir sena un interesanta vēsture. Stāsts par to, kā tika atklāti īpaši vadoši materiāli un kā tie kopš tā laika tiek izmantoti rūpniecībā, liek saprast rūpnieciskās zinātniskās izpētes nozīmi. Šajā rakstā mēs sniegsim īsu augstas temperatūras supervadošu vadu vēsturi.

HTS vadu vēsture

Tālāk norādītie dažādie notikumi ir sniegti metodiskā laika skalā, lai palīdzētu jums pilnībā izprast HTS vadu vēsturi.

  • 1911: Supravadītspējas rašanos atklāja holandiešu fiziķis Heike Kamerlinghs Onness. Viņš izmērīja tīru metālu, piemēram, alvas, svina un dzīvsudraba, elektrisko vadītspēju ārkārtīgi zemās temperatūrās. Viņš atklāja, ka metāla pretestība cietā dzīvsudraba stieplē izzudīs, kad to iegremdē šķidrā hēlijā. Viņš saprata, ka tīru metālu milzīgās elektriskās īpašības ļauj tiem sasniegt supravadītspēju. Mr. Par šo sasniegumu Onnesam 1913. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
  • 1986: Pēc Onnesa atklājuma daudzi pētījumi tika veikti par supravadītspēju augstā temperatūrā. Tomēr pirmo HTS materiālu atklājumu veica vācu fiziķis Džordžs Bednorcs un Šveices fiziķis Karls Millers. Kā pētnieki International Business Machines Corporation (IBM), Bednorz un Müller pētīja keramikas elektriskās īpašības, kas tika iegūtas no pārejas metālu oksīdiem, lai radītu supravadītspēju. 1986. gadā viņi spēja sasniegt supravadītspēju alantāna bārija vara oksīdā (LBCO). Oksīda kritiskā temperatūra bija 35 K, daudz augstāka nekā Onnes temperatūra 4,2 K. Tas noveda pie vairāk supravadošu materiālu atklāšanas, ko varētu izmantot rūpnieciskos lietojumos. Par savu atklājumu Bednorcs un Millers 1987. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā.

  • 1987–1900: HTS materiāli tika izmantoti dažādos enerģijas lietojumos, piemēram, motoros, magnētos un jaudas pārvadē. Tomēr pat lielākā daļa HTS materiālu tika izgatavoti no keramikas, tie būtu ļoti trausli un tādējādi nevarētu aizstāt metāla vara stieples. Stundas nepieciešamība bija spēcīgs, bet elastīgs vadītājs, ko varēja izmantot kā vara vadus. Pirmais piedāvātais risinājums bija bismuta stroncija kalcija vara oksīda (BSCCO) pulvera izmantošana. Pulveris tika iepakots sudraba mēģenē, kurā tika veikta karsēšana un velmēšana. Rezultātā tika izveidots 4 mm plats vads, ko varēja izmantot šķidrā slāpekļa temperatūrā. Šī stieple bija pamats augstas temperatūras stiepļu ražošanas nozarei.
  • 1900. gadi: Lai gan sākotnēji sudraba caurule bija veiksmīga, tā nenāca bez problēmām. Sudrabs bija dārgs materiāls, kas izraisīja pārmērīgas stieples cenas. Turklāt BSCCO pēc neilga laika zaudētu spēju pārvadāt superstrāvas zemā temperatūrā. Plaši pētījumi noveda pie alternatīvas 1990. gadā. Šī otrās paaudzes stieple sastāvēja no supravadoša pārklājuma uz plānas metāla sloksnes. Šīs metodes priekšrocība bija tā, ka varēja izmantot citus materiālus, piemēram, itrija bārija vara oksīdu (YBCO). YBCO varētu pārvadāt superstrāvas magnētiskajā laukā ilgāku laiku. Arī ražošanas procesā bija nepieciešams neliels daudzums sudraba, kas eksponenciāli samazināja stieples cenas.
  • 2000 un turpmāk: Pēc veiksmīgas otrās paaudzes stieples izstrādes, nākamais jautājums bija, vai šos vadus var ražot lielos garumos, lai tie atbilstu dažādu nozaru mainīgajām prasībām. Pēc tam augstas temperatūras vadus izveidoja elektroinstalācijas uzņēmumi. Šo vadu garums ir no 100 metriem līdz 10 km. Drošības konsultāciju un sertifikācijas uzņēmums Underwriters Laboratories (UL) arī izveidoja standartu UL758 ierīču vadu materiāla drošībai (AWM).

Mūsdienās dažādu veidu augstas temperatūras vadi tiek izmantoti dažādās nozarēs. Tos var atrast militārajā, medicīnā, celtniecībā un aviācijā. Rūpnieciskie pielietojumi ietver supravadītājus, domnas un cementa krāsnis.

Efektīvi augstas temperatūras vadi ir izcilu fiziķu un tūkstošiem pētnieku darba rezultāts, kuri ir centušies radīt drošus, izturīgus elektroinstalācijas izstrādājumus dažādām nozarēm.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *