Kas yra superlaidi viela?

Superlaidi medžiaga yra ta, kuri žemesnėje nei tam tikroje labai žemoje temperatūroje neturi jokios elektrinės varžos. Tada superlaidi viela yra vielos, pagamintos iš superlaidžių medžiagų, ilgis. Nors dauguma laidų yra pagaminti iš lanksčių metalų, kai kurios iš geriausių superlaidininkų medžiagų yra trapios, todėl, kad būtų galima naudoti, jos turi būti supakuotos miltelių pavidalu į vamzdelį. Superlaidi viela yra naudinga, nes leidžia pasiekti didesnį srovės tankį nei tradiciniai laidai. Tačiau, kaip ir kiti superlaidininkai, superlaidžiai vielai veikti reikia labai žemos temperatūros, o šaldymo procesas gali būti gana brangus.

Didelis srovės tankis yra vienas iš pagrindinių grandinės projektavimo aspektų ir yra labai svarbus kuriant mažus integruotus nešiojamų elektroninių prietaisų lustus. Srovės tankį galima paprasčiausiai apibūdinti kaip elektros krūvio, tekančio per laidžią medžiagą, tankį. Daugelis laidininkų tipų dėl elektros varžos išskiria daug šilumos esant ypač dideliam srovės tankiui. Kita vertus, superlaidus laidas neturi elektros varžos, todėl šilumos pertekliaus išsiskyrimas nėra problema. Tačiau superlaidi viela gali sukurti tokį didelį srovės tankį, kad sukuria magnetinį lauką, kuris gali turėti žalingą poveikį superlaidumui.

Vienas iš pagrindinių iššūkių sėkmingai diegiant superlaidžius laidus yra itin žemos temperatūros poreikis. Superlaidžios medžiagos praranda savo superlaidumą ir pradeda turėti elektrinę varžą, viršijančią tam tikrą ribinę temperatūrą, todėl labai svarbu, kad medžiagos būtų žemesnės nei ši temperatūra. Daugelio tipų superlaidžios vielos turi būti laikomos gerokai žemesnėje nei 30 Kelvino (-406 °F) temperatūroje, todėl reikia naudoti skystą helią arba skystą azotą. Kai kurių tipų superlaidininkai, vadinami „aukštos temperatūros superlaidumu“, gali veikti net 125 kelvinų (-235 °F) temperatūroje. Tokių superlaidžių medžiagų aušinimas, nors ir nėra paprastas uždavinys, kainuoja pigiau nei tvarkyti itin žemą temperatūrą, reikalingą kitiems.

Deja, gana sunku daugelio formų superlaidininkus, ypač aukštos temperatūros superlaidininkus, paversti superlaidžia viela. Daugelis aukštoje temperatūroje veikiančių superlaidžių medžiagų yra gana trapios, todėl neįmanoma iš jų sukurti tipiškų lanksčių laidų. Dažnai reikia užpildyti vamzdelį superlaidžios medžiagos milteliais. Daugeliu atvejų milteliai yra uždengti tam tikru metalu, kaitinami ir suspaudžiami į plačią plokščią vielą. Tokiai superlaidžiai vielai trūksta tradicinės vielos lankstumo, tačiau ji gali būti gana naudinga.