Superwires - ננו-טכנולוגיה בתעשיית הכוח החשמלי

מומחי מכון המחקר הכללי ברוסיה לחומרים אורגניים על שם האקדמאי A.A. Bochvara פיתחה את הטכנולוגיה ליצירת חוטי העל האחרונים. תמצית הטכנולוגיה היא הרכבה רציפה של בילטים מורכבים בימתיים עם עיוותם לאחר מכן. זה מאפשר לשלב סיבי ניוביום קלטת בעובי של 6-10 ננומטר בלבד במטריקס של חוט נחושת רגיל.

התוצאה היא חוט מרוכב עם חתך רוחב של 2 על 3 מ"מ, בו נמצאים עד 400 מיליון סיבי ניוביום משובחים אלה. החוט המתקבל מאופיין בחוזק מכני גבוה באופן חריג, יותר משמעותית מ -500 מגה-על, ומוליכות חשמלית של 65-85% מהמוליכות של נחושת טהורה, המושגת על ידי מרחק קטן בין הסיבים, בהשוואה לאורך הנתיב הממוצע של האלקטרונים במטריקס הנחושת.

חוטים סופר נחשבים לחוטים בעלי חוזק מתיחה העולה על 400-450 מגה מגה, שהמוליכות החשמלית שלהם היא 40-80% מערך הערך הזה של הנחושת הטהורה המתאימה. בקיץ 2012, יחד עם RUSNANO, הושק מפעל ננו-אלקטרו ברוסיה, כחלק מפעילותו התעשייתית, החל ייצורם של חוטי ננו-מבנים שכוחם-אולטרה-גבוהה, עם נפח מתוכנן של עד 50 טון בשנה.

תקציב הפרויקט הסתכם בכ- 1.02 מיליארד רובל. למספר חברות זרות, כולל מפעלי בניית ספינות, יש אינטרס משלהן לרכוש חוטי-על מתוצרת רוסיה, מכיוון שמוצרים חדשים חורגים משמעותית מהאנלוגים הקיימים שלהם בשוק.

כיום, דרושים מדעני חוטי-על בעיקר ליצירת אלקטרומגנטים סופר-עוצמתיים. שותפי הפרויקט הם: CERN, מכון קורצ'טוב, המעבדה הלאומית לשדות מגנטיים גבוהים, לוס אלמוס, ארה"ב, מרכז המחקר רוסנדורף, דרזדן, גרמניה, הרכבות הרוסיות, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

במרץ 2012, במעבדה של לוס אלמוס נקבע שיא עולמי, בו אלקטרומגנט המבוסס על חוטי-על רוסיים הראה אינדוקציה של 100 טסלה, שגובהה פי 2 מיליון מהשדה המגנטי של כדור הארץ. בנוסף, תעשיות כמו רובוטיקה, מיקרו-אלקטרוניקה, בניית ספינות, בניית מטוסים ותעשיות היי-טק חשובות אחרות מעוניינות להשתמש בחוטי-על.

אם תשווה את החומר המרוכב החדש עם נחושת, ברונזה, פליז, אז יתרונותיו יתבררו. נחושת טהורה בעלת מוליכות חשמלית יוצאת דופן (נחותה מכסף), אך חוזק המתיחה של הנחושת הוא 220-270 מגפ"ס בלבד.

המוליכות של הברונזה היא רק 17% מהמוליכות של נחושת טהורה, אך חוזק המתיחה של 400-970 מגפ"ס. פליז הוא בעל חוזק מתיחה של 380-880 מגפ"ס, אך המוליכות החשמלית שלו נמוכה פי 2 מהמוליכות החשמלית של הנחושת.

באשר לחומר החדש של מוליכי-על, חוזק המתיחה כאן מגיע ל- 1200 מגפ"ס, והמוליכות החשמלית נחותה מעט במוליכות החשמלית של נחושת.

כך שמוליכים-על בעלי מאפיינים מכניים גבוהים הם פשוט הכרחיים עבור מגנטים דחפים בשטח גבוהה ומשרני-דחף מגנטו, עבור תעופה וטכנולוגיית חלל, לתעשיית חיל הים והביטחון, כמו גם חוטי מגע לרכבות במהירות גבוהה.

כוחם של החוטים חשוב גם בפשטות בתנאי האקלים שלנו, בהם שלג רטוב ורוח פרועה מובילים לרוב להפסקות קו חשמל, שזורות באפלות ביישובים, ועבודות תיקון ממושכות. לאורך זמן, חוטים מבני ננו יעזרו כמעט בוודאות בפתרון בעיה זו.

ראה גם:Nanogenerators - מחוללי אנרגיה אוניברסליים

Comments

[#1]

הכל בסדר, אך לא נאמר דבר על העלות

[#2]

עם כל היתרונות של חוטים אלה, החיסרון העיקרי שלהם הוא המשקל הכבד, המהווה פרמטר קריטי לקווי חשמל ועלותם, הגבוהה פי כמה מעלות החוטים המסורתיים.