Superwires - nanoteknologi i elektrisk kraftindustri

Spesialister fra All-Russian Research Institute of Uorganic Materials oppkalt etter akademiker A.A. Bochvara utviklet teknologien for å lage de nyeste supertrådene. Kjernen i teknologien er den sekvensielle montering av bimetallkompositt-billetter med deres påfølgende deformasjon. Dette gjør det mulig å inkorporere tape-niobfibre med en tykkelse på bare 6-10 nm i matrisen til en vanlig kobbertråd.

Resultatet er en kompositttråd med et tverrsnitt på 2 x 3 mm, der opptil 400 millioner av disse fineste niobfibrene er til stede. Den resulterende ledningen er kjennetegnet ved en anomalt høy mekanisk styrke, betydelig mer enn 500 MPa, og en elektrisk ledningsevne på 65-85% av ledningsevnen til rent kobber, som oppnås med en liten avstand mellom fibrene, sammenlignbar med den gjennomsnittlige banelengden til elektronene i kobbermatrisen.

Superledninger er ledninger med en strekkfasthet over 400-450 MPa, hvis elektriske ledningsevne er fra 40 til 80% av verdien til denne verdien av det tilsvarende rene kobberet. Sommeren 2012, sammen med RUSNANO, ble Nanoelectro-anlegget lansert i Russland, som en del av den industrielle aktiviteten, startet produksjonen av slike ultrahøy styrke nanostrukturerte ledninger med et planlagt volum på opptil 50 tonn per år.

Prosjektbudsjettet utgjorde 1,02 milliarder rubler. En rekke utenlandske selskaper, inkludert verftsvirksomheter, har sin egen interesse i å anskaffe russiskproduserte superledninger, ettersom nye produkter betydelig overstiger deres eksisterende analoger på markedet.

I dag er overwiringer nødvendigvis først og fremst av forskere for å lage superkraftige elektromagneter. Prosjektpartnere er: CERN, Kurchatov Institute, National Laboratory of High Magnetic Fields, Los Alamos, USA, Rossendorf Research Center, Dresden, Tyskland, Russian Railways, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

I mars 2012 var det i laboratoriet til Los Alamos det ble satt verdensrekord, der en elektromagnet basert på russiske superledninger viste en induksjon på 100 Tesla, som er 2 millioner ganger større enn magnetfeltet til jorden. I tillegg er industrier som robotikk, mikroelektronikk, skipsbygging, flyproduksjon og andre viktige høyteknologiske næringer interessert i å bruke superledninger.

Hvis du sammenligner det nye komposittmaterialet med kobber, bronse, messing, vil fordelene vises. Rent kobber har eksepsjonell elektrisk ledningsevne (dårligere enn sølv), men samtidig er kobbers strekkstyrke bare 220-270 MPa.

Konduktiviteten til bronse er bare 17% av konduktiviteten til rent kobber, men strekkfastheten på 400-970 MPa. Messing har en strekkfasthet på 380-880 MPa, men dens elektriske ledningsevne er 2 ganger lavere enn den elektriske ledningsevnen til kobber.

Når det gjelder det nye materialet i superledere, når strekkfastheten her 1200 MPa, og den elektriske ledningsevnen er bare noe dårligere enn den elektriske ledningsevnen til kobber.

Så superledere med høye mekaniske egenskaper er ganske enkelt uunnværlige for impulsmagneter med høyt felt og magneto-impulsinduktorer, for luftfart og romteknologi, for marine- og forsvarsindustrien, samt kontaktledninger for høyhastighetstog.

Styrken til ledningene er også viktig ganske enkelt under klimatiske forhold, der våt snø og en skvisende vind ofte fører til brudd på kraftlinjen, som er full av mørklegging i bygder, og lange reparasjonsarbeid. Over tid vil nanostrukturerte ledninger nesten helt sikkert bidra til å løse dette problemet.

Se også:Nanogeneratorer - universelle energiproducenter

Comments

[#1]

alt er bra, men ingenting blir sagt om kostnadene

[#2]

Med alle fordelene med disse ledningene, er deres viktigste ulempe den tunge vekten, som er en kritisk parameter for kraftledninger, og kostnadene er mange ganger høyere enn kostnadene for tradisjonelle ledninger.