Teadlased on kaua unistanud tõhusa ülijuhi poolt energiaga varustatud juhtmesüsteemidest. Selle saavutamisel on aga uurijaid takistanud praktiline väljakutse – vormitavate, töötlemisele alluvate tasuvate ainete leidmine. Nüüd leidsid teadlased Tel Avivi Ülikoolist viisi, kuidas uuendada üht vana ideed järgmise generatsiooni ülijuhtide loomiseks.
Dr. Boaz Almog ja Mishael Azoulay arendasid välja ülijuhtivad traadid, kasutades safiiri monokristallidest tehtud kiudusid, mis võivad olla ülivõimsate kaablite koostisosadeks. Olenevalt temperatuurist võib iga seesugune väike traat kanda ligikaudu 40 korda enam elektrit võrreldes sama suurusega vasktraadiga. Dr. Almogi sõnul on neil potentsiaal tuua energiaülekandesse suuri muutusi, kirjutab Physorg.com.
Demonstratsioon ,,kvantlõksustamisest” (ingl. k. quantum trapping) Dr. Almogi laboratooriumis. Pilt: AFTAU
Suure võimsusega ülijuhtkaablid võtavad vähem ruumi ja juhivad elektrit tõhusamalt, mis muudab nad ideaalseks elektrivõrgustike paigaldamisel läbi kogu linna. Lisaks on nad tõhusamad energia kogumisel taastuvatest allikatest, näiteks päikese- ja tuuleenergiast. Ülijuhtivaid traate on võimalik kasutada ka energia talletamiseks ning neist on võimalik luua vahendeid võrgustiku stabiilsuse parandamiseks.
Võites kuumust
Üheks vasktraatide ebatõhususe põhjuseks on ülekuumenemine, selgitas Dr. Almog. Metallis esineva elektritakistuse tõttu heidetakse osa seda läbivast energiast kõrvale ning see läheb raisku, põhjustades traatide kuumenemise. Ülijuhtides pole aga elektritakistust. Seesmine jahutussüsteem, mis nõuab vedela lämmastiku pidevat voolu, hoiab traadi ülijuhtivas seisundis. Kergesti kättesaadav ja taskukohane vedel lämmastik pole mürgine, mistõttu võib seda pidada täiuslikuks jahutusvedelikuks.
Teades vedela lämmastiku eeliseid, oli ideaalse ülijuhina toimiva aine leidmine uurijate jaoks siiski keeruline väljakutse. Kristallalustele kantud ülijuhid on tõhusad, kuid Dr. Almogi sõnul liiga haprad ning metalllint-ülijuhtide mõningasest edust hoolimata on need masstootmiseks liiga kallid.
Oma ülijuhtide loomiseks kasutasid uurijad Dr. Amit Goyali poolt välja arendatud safiiri kiudusid. Need inimese juuksekarvast veidi jämedamad monokristallfiibrid kaeti keraamilise seguga erilist tehnikat kasutades, mis muutis nad uuenduslikeks ülijuhtideks.
Minnes makroskaalasse
Dr. Almog töötab hetkel paremate ülijuhtide tootmise kallal, mis võiks kanda isegi suuremas koguses elektrivoolu.
Üks valdkond, kus ülijuhid võiksid osutuda kasulikuks, on taastuvenergia kogumine. ,,Tuuleturbiinid ja päikesepaneelid asuvad enamasti eraldatud paikades, näiteks kõrbetes või avamerel, seega on tarvis tõhusat viisi elektrivoolu kohale toimetamiseks,” selgitas Dr. Almog. Need ülijuhid võivad lasta läbida suuri vahemaid ilma energiat kaotamata elektritakistuse tõttu tekkinud soojuse kao tõttu.
Ülijuhtivate kaablite abil saaks ka transportida suurtes kogustes elektrit suurlinnadesse. ,,Näiteks New Yorgi linnaosa elektriga varustamiseks on tarvis enam kui meetrise läbimõõduga elektrikaableid. Ülijuhtidel on suurem voolumaht vaid murdosas sellest ruumist,” väitis Dr. Almog. Erinevaid linnaosasid võiks mitmekordselt kaablitega katta selleks, et elektrikatkestuse ajal saaks elektrivoolu hõlpsasti ümber suunata.