11.2
Aplikace supravodičů
Použití supravodivých materiálů se postupně rozšiřuje. Příkladem velkorozměrných aplikací mohou být vodiče vyrobené na bázi nízkoteplotních supravodičů NbTi a Nb3Sn (vlákna supravodiče o průměru ve zlomcích μm ve slitinové matrici CuNi) vhodné pro průmyslové kmitočty (nutné chlazení na teplotu kapalného helia He, tedy 4,2 K). Možné využití je také v magnetech pro magnetickou rezonanci (lze vyvolat stabilní stejnosměrné pole s magnetickou indukcí až 4 T), s jejíž pomocí lze například zobrazit změny v metabolismu živých tkání organismů. (Nemocné buňky reagují na vnější magnetické pole jinak než buňky zdravé. Na základě znalostí z oblasti biomedicíny a zpracování signálů můžeme konstruovat, vyrábět a provozovat různé diagnostické přístroje.) Dalšími aplikacemi jsou analýza struktur atomů nebo molekul, dále také urychlovače částic pro fyzikální experimenty i aparatury využívající částicovou fyziku (oddělování látek z různých směsí dle reakcí různých složek na magnetické pole; magnetohydrodynamické reaktory). Experimentuje se dále také v oblasti elektrických strojů i kabelů. Nízkorozměrovými aplikacemi jsou antény a jejich napájecí soupravy a rezonátory (s pracovními kmitočty kolem 1012 Hz); modulátory (přepínače), jejichž doba (a přeneseně také rychlost) přechodů mezi supravodivým a normálním stavem se pohybuje od pikosekund (pro oxidy) do nanosekund (pro kovové supravodiče). Struktura je realizovatelná planární technologií s charakteristickou velikostí motivu 1μm, je známá jako Josephsonův tunelující přechod – z anglického originálu zkráceně JTJ (Josephson Tunnelling Junction). Dvě vrstvy supravodiče jsou odděleny izolační vrstvou tloušťky do 5 nm, přechod má plochu řádově do 1 μm2. Přecházení supravodiče do normálního stavu a zpět řídíme vnějším magnetickým polem, které vyvoláme proudem tekoucím normálním materiálem v blízkosti JTJ přechodu.
Nasazení může být možné i v oblasti techniky pro kosmický prostor (například hradla a vyšší číslicové struktury – sčítačky, paměťové buňky, registry a podobně, tzv. Josephsonova logika).
Podobné aplikace mohou mít také materiály zvané „kryovodivé“, jejichž měrný odpor neklesá v blízkosti absolutní nuly skokem na nulu, dosahuje ale velmi nízkých hodnot (řádově 10-10 Ω.m nebo ještě méně). Příkladem může být stříbro Ag, nebo beryllium Be.
Nasazení supravodivých materiálů je možné i v dalších oblastech, vždy je ale nutné provést rozvahu, zda výhody aplikace supravodičů vyváží konstrukční i provozní komplikace související s chlazením zařízení na potřebnou teplotu pro ten který materiál.
Interaktivní prvek 20. Opakování k aplikacím supravodičů