Μαγνητικές Ιδιότητες Εξωτικών Υλικών: Υπεραγωγοί και Περισσότερα
Εισαγωγή
Τα εξωτικά υλικά έχουν μη επαναλαμβανόμενες φυσικές ιδιότητες που είναι εξαιρετικά σημαντικές στην πρόοδο της σύγχρονης επιστήμης και τεχνολογίας. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι οι υπεραγωγοί δεν έχουν αντίσταση, επομένως απωθούν τα μαγνητικά πεδία και βρίσκουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορους τομείς. Η παρούσα έρευνα θα εξετάσει τον μαγνητισμό που παρουσιάζουν οι υπεραγωγοί καθώς και άλλοι τύποι εξωτικών υλικών που είναι κρίσιμα για τη μελλοντική επιστήμη και τεχνολογία, τις πιθανές χρήσεις τους.
Βασικές γνώσεις για τους υπεραγωγούς
Ένας υπεραγωγός είναι ένα υλικό του οποίου η αντίσταση πέφτει στο μηδέν σε μια ορισμένη κρίσιμη θερμοκρασία, επίσης εκτοξεύει τα γύρω μαγνητικά πεδία. Υπάρχουν εδώ και πάνω από εκατό χρόνια. Τα κύρια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν την πλήρη έλλειψη ηλεκτρικής αντίστασης και το φαινόμενο Meissner που εκτοξεύει εντελώς ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Υπάρχουν δύο ομάδες που βασίζονται στο LTS ενώ το HTS μπορεί να είναι ακόμα υπεραγωγικό σε σχετικά υψηλότερες θερμοκρασίες.
Οι μαγνητικές ιδιότητες των υπεραγωγών
Το φαινόμενο Meissner διακρίνει τις φυσιολογικές καταστάσεις από αυτό που ονομάζουμε υπεραγωγικότητα. Μόλις κάποια ουσία γίνει υπεραγωγός, εκτοξεύει εσωτερικό μαγνητικό πεδίο μέσα της. Η κβαντική κλειδαριά επιτρέπει τη διατήρηση σταθερής θέσης παρά την παρουσία τους σε μαγνητικό πεδίο. Συνεπώς, αυτές οι ιδιότητες δημιουργούν μεγάλες ευκαιρίες ειδικά σε τομείς όπως η μαγνητική αιωρίαση ή η ανίχνευση του γεωμαγνητικού πεδίου της γης μεταξύ άλλων. Τέτοια μοναδικά χαρακτηριστικά τα καθιστούν χρήσιμα μαγνήτες ισχυρού πεδί
Πιθανές εφαρμογές για υπεραγωγούς
Ιατρική χρήση: Η Τεχνολογία Πυρηνικής Μαγνητικής Αντίκρισσης χρησιμοποιεί ισχυρούς μαγνήτες που κατασκευάζονται από τέτοια υλικά, επιτρέποντας έτσι την ακριβή ιατρική απεικόνιση με τεράστια υποστήριξη από την ΤΜΑ (Μαγνητική Τεχνολογία). Στο μέλλον η ιατρική απεικόνιση θα είναι πιο ακριβής και αποτελεσματική με την προώθηση της υπεραγωγικής τεχνολογίας.
Τομέας ενέργειας: Τα υπεραγωγικά καλώδια μπορούν να μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια με πολύ αποτελεσματικό τρόπο, μειώνοντας έτσι τις απώλειες κατά τη μεταφορά ενέργειας. Η έρευνα για καθαρές πηγές ενέργειας έχει ενθαρρυνθεί από τη χρήση υπεραγωγών σε αντιδραστήρες σύντηξης.
Μεταφορά: Η αρχή του μαγνητικού εμβόλου εξαρτάται από τις μαγνητικές ιδιότητες που βρίσκονται μέσα στην υπεραγωγικότητα, επομένως η εξάλειψη της τριβής για την ανάπτυξη ταχύτερων συστημάτων μεταφοράς θα αυξήσει την απόδοση ταχύτητας ενός συστήματος μεταφοράς.
Ηλεκτρονική επικοινωνία: Η υπερ-υψηλή ταχύτητα υπολογισμού λόγω της χρήσης των συσκευών αυτών βελτιώνει την ποιότητα του σήματος που αποστέλλεται όταν τα συστήματα επικοινωνίας αποτελούνται από τέτοιες συσκευές.
Άλλα εξωτικά υλικά μαγνητισμός
1.Τοπολογικοί μονωτές Γενικά μη αγωγό στο εσωτερικό αλλά αγωγό στην επιφάνεια που δείχνει ειδική χρησιμότητα κβαντικών υπολογιστών σπιντρονικών, μεταξύ άλλων.
2.Υπερ-οδηγοί με βάση το σίδηρο Μετά την ανακάλυψή τους, σημειώθηκε σημαντική πρόοδος προς πρακτικές εφαρμογές της υπεραγωγικότητας υψηλών θερμοκρασιών.
3.Μαγνητικά νανοϋλικά - Η διανομή φαρμάκων ανίχνευση ρύπων πυκνότητα αποθήκευσης ευρέως χρησιμοποιούμενα νανοσωματίδια νανοσύρματα υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης.
Μελλοντικές κατευθύνσεις ερευνές για εξωτικά υλικά
Θα πρέπει να διεξαχθούν διεπιστημονικές συνεργασίες ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν νέοι τύποι υπεραγωγών ή οποιοσδήποτε άλλος τύπος. Τεχνολογική καινοτομία επιταχύνει αλλού τεχνολογικές καινοτομίες που φέρνουν νέες εφαρμογές αλλού επιστήμη υλικών συνδυασμένη φυσική μηχανική αντίστοιχα
Επιπτώσεις στην οικονομία και στο περιβάλλον
Η κατανάλωση ενέργειας και τα απόβλητα μπορούν να επηρεαστούν θετικά από τη χρήση ξένων υλικών. Η ευρεία εφαρμογή αυτών των ουσιών θα οδηγήσει σε μεγάλα οικονομικά οφέλη, καθώς και στη στήριξη της αειφόρου ανάπτυξης και στην αύξηση της αποτελεσματικότητας στη χρήση των πόρων, όπως αποδεικνύεται από την οικονομική ανάλυση κόστους-οφέλους.
Συνοπτικά
Η σύγχρονη τεχνολογία έχει μια σημαντική θέση για τα εξωτικά υλικά όπως οι υπεραγωγοί. Αυτό σημαίνει ότι είναι αναντικατάστατες στην μελλοντική ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, επειδή τέτοιες ειδικές μαγνητικές ιδιότητες έχουν ευρείες δυνατότητες εφαρμογής. Η έρευνα για καινοτόμα εξωτικά υλικά συνεχίζεται στο AIM Magnet, ώστε να γίνουν δυνατές προηγμένες τεχνολογίες.
