Magnetische eigenschappen van exotische materialen: supergeleiders en verder

Inleiding

De exotische stoffen bezitten niet-herhalende fysische eigenschappen die zeer belangrijk zijn voor de vooruitgang van de moderne wetenschap en technologie. De reden hiervoor is dat supergeleiders geen weerstand hebben en daarom magnetische velden afstoten en een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden vinden. Dit onderzoek zal het magnetisme van supergeleiders en andere exotische materialen onderzoeken die van cruciaal belang zijn voor de toekomstige wetenschap en technologie, en hun mogelijke toepassingen.

Basiskennis van supergeleiders

Een supergeleider is een materiaal waarvan de weerstand bij een bepaalde kritieke temperatuur tot nul daalt, het gooit ook de omringende magnetische velden weg. Ze bestaan nu al meer dan honderd jaar. De belangrijkste kenmerken zijn het volledige gebrek aan elektrische weerstand en het Meissner-effect dat een extern magnetisch veld volledig uitdrijft. Er zijn twee groepen gebaseerd op LTS, terwijl HTS nog steeds supergeleidend kan zijn bij relatief hogere temperaturen.

De magnetische eigenschappen van supergeleiders

Het Meissner-effect onderscheidt normale toestanden van wat we supergeleiding noemen. Zodra een stof een supergeleider wordt, stoot het een intern magnetisch veld uit zichzelf. Quantum vergrendeling zorgt voor een stabiele positie ondanks de aanwezigheid van een magnetisch veld. Deze eigenschappen creëren dus grote kansen, vooral op gebieden als magnetische levitatie of het detecteren van het aardmagnetisch veld.

Potentiële toepassingen voor supergeleiders

Medische toepassing: Kernmagnetische resonantiebeeldvorming maakt gebruik van sterke magneten die van dit soort materialen zijn gemaakt, waardoor nauwkeurige medische beeldvorming mogelijk is met enorme steun van MRI (Magnetic Field Imaging). In de toekomst zou medische beeldvorming nauwkeuriger en efficiënter zijn door de ontwikkeling van supergeleidende technologie.

Energie: Supergeleidende kabels kunnen elektrische energie zeer efficiënt overbrengen en daardoor verliezen tijdens de energieoverdracht verminderen. Het onderzoek naar schone energiebronnen is gestimuleerd door het gebruik van supergeleiders in fusiereactoren.

Vervoer: Maglev-principe hangt af van magnetische eigenschappen die in supergeleidbaarheid worden gevonden. Daarom zou het elimineren van wrijving voor snellere transportsystemen de snelheidsdoeltreffendheid van een transportsysteem verhogen.

Elektronische communicatie: De ultrahoge rekensnelheid vanwege het toepassingsgebruik van deze apparaten verbetert de signaalkwaliteit van het verzonden signaal wanneer communicatiesystemen bestaan uit dergelijke apparaten.

Andere exotische materialen magnetisme

1.Topologische isolatoren Over het algemeen niet-geleidend van binnen, maar geleidend op het oppervlak, met onder meer speciale spintronics-quantencomputing-nut.

2.Supergeleiders op basis van ijzer Na hun ontdekking is er aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van praktische toepassingen van hoge temperatuur supergeleidbaarheid.

3.Magnetische nanomaterialen - Drug delivery detectie vervuiler opslagdichtheid veelgebruikte nanodeeltjes nano draden hoge opslagdichtheid

Toekomstige richtingen onderzoekt exotische materialen

Interdisciplinaire samenwerkingen moeten worden uitgevoerd zodat in de toekomst nieuwe soorten supergeleiders of andere soorten kunnen worden ontwikkeld. Technologische innovatie versnelt elders technologische innovatie brengt nieuwe toepassingen met zich mee elders materiaalwetenschappen gecombineerde natuurkunde ingenieurswetenschappen

Economische en milieueffecten

Het energieverbruik en de afvalstoffen kunnen positief worden beïnvloed door het gebruik van vreemde materialen. Een brede toepassing van deze stoffen zal leiden tot grote economische voordelen, alsmede tot ondersteuning van duurzame ontwikkeling en tot een hogere efficiëntie van het gebruik van hulpbronnen, zoals blijkt uit de economische kosten-batenanalyse.

Samenvatting

De hedendaagse technologie heeft een belangrijke plaats voor exotische materialen zoals supergeleiders. Dit betekent dat zij onvervangbaar zijn in de toekomstige wetenschappelijke en technologische ontwikkeling, omdat dergelijke speciale magnetische eigenschappen een groot toepassingspotentieel hebben. Het onderzoek naar innovatieve exotische materialen gaat door bij AIM Magnet zodat geavanceerde technologieën mogelijk worden.