Niobiumin suprajohtavuus

Jo kauan sitten havaittiin, että kun lämpötila lasketaan lähelle absoluuttista nollaa, joidenkin aineiden kemialliset ominaisuudet muuttuvat yhtäkkiä ja niistä tulee "suprajohtimia", joilla ei ole melkein mitään vastusta. Lämpötilaa, jossa aineella alkaa olla tämä outo "suprajohtava" ominaisuus, kutsutaan kriittiseksi lämpötilaksi. Sanomattakin on selvää, että eri aineiden kriittinen lämpötila on erilainen.
On tärkeää ymmärtää, että erittäin alhaisia ​​lämpötiloja ei ole helppo saavuttaa, ja ihmiset maksavat niistä valtavan hinnan; Mitä lähemmäs absoluuttista nollaa pääsemme, sitä korkeampi hinta meidän on maksettava. Joten vaatimuksemme suprajohtaville aineille on tietysti mitä korkeampi kriittinen lämpötila, sitä parempi.
On monia alkuaineita, joilla on suprajohtavia ominaisuuksia, ja niobiumilla on yksi korkeimmista kriittisistä lämpötiloista. Ja niobiuseos, kriittinen lämpötila absoluuttiseen lämpötilaan 18,5-21 astetta, on tällä hetkellä tärkein suprajohtava materiaali.
Ihmiset tekivät kerran tällaisen kokeen: kylmä metallin niobiumrenkaan suprajohtavaan tilaan, ohittaa virta ja katkaise sitten virta, ja sitten kaikki instrumentit suljettiin pitääkseen alhaisen lämpötilan. Kahden ja puolen vuoden kuluttua, ihmiset avaavat instrumentin, havaitsivat, että niobium rengas virtaa edelleen, ja nykyinen vahvuus ja vain jännitteinen lähes täsmälleen sama!

Tästä kokeesta kävi selväksi, että suprajohtavat materiaalit eivät menetä lähes lainkaan virtaa. Jos voimansiirtoon käytetään suprajohtavia kaapeleita, tehonsiirron hyötysuhde paranee huomattavasti, koska siinä ei ole vastusta eikä energiahäviötä virran kulkiessa.
Joku on suunnitellut nopean magneettisen levitaatiojunan, jonka pyörän osiin on asennettu suprajohtavat magneetit niin, että koko juna voi kellua radalla noin kymmenen senttiä. Tällä tavalla junan ja radan välillä ei enää ole kitkaa, mikä vähentää etenemisvastusta. Maglev-juna, jonka matkustajakapasiteetti on sata, voi saavuttaa yli viidensadan kilometrin tuntinopeuden vain sadalla hevosvoimalla.
Kaksikymmentä kilometriä pitkällä niobiumtinahihnalla, joka on kiedottu halkaisijaltaan puolitoista metrin pyörän vanteen ympärille, käämit pystyvät synnyttämään vahvan ja vakaan magneettikentän, joka on riittävän vahva nostamaan satakaksikymmentä painon. -kaksi kiloa ja saa sen leijumaan magneettikentän tilassa. Jos tätä magneettikenttää käytettäisiin lämpöydinfuusioreaktiossa voimakkaan lämpöydinfuusioreaktion saattamiseksi hallintaan, olisi mahdollista toimittaa meille suuria määriä lähes loputtomasti halpaa sähköä.
Ihmiset olivat tehneet tasavirtageneraattorin niobium-titaani suprajohtavasta materiaalista. Siinä on monia etuja, kuten pieni koko, keveys, alhainen hinta, ja se tuottaa sata kertaa enemmän sähköä verrattuna tavalliseen samankokoiseen generaattoriin.