Сверхпроводники комнатной температуры широко распространены | «Будущее сейчас»
92  Просмотров

К началу 22-го века сверхпроводники комнатной температуры используются во множестве устройств и изменили большую часть мировой инфраструктуры и дорожных сетей. Некоторые из революционных достижений включают передачу энергии без потерь, лучшее удержание энергии термоядерного синтеза, улучшенное изображение для медицинского сканирования, множество новых парящего или летающего транспорта, скользящего над землей.

Открытие сверхпроводимости в 1911 году выявило набор физических свойств, наблюдаемых в некоторых материалах, где электрическое сопротивление исчезает при приближении к абсолютному нулю. Дальнейший прорыв в 1933 году привел к открытию эффекта Мейснера – выбросу линий магнитного поля из внутренней части сверхпроводника во время его перехода в сверхпроводящее состояние, которое происходит, когда материал охлаждается жидким азотом до -203°C и придаёт магниту левитацию.

Первоначально ученые знали только о нескольких металлах с исчезающим электрическим сопротивлением чуть выше абсолютного нуля (-273°C). Однако в 1980-х годах исследователи обнаружили керамические материалы, демонстрирующие это явление выше 35 К (-238°C). Дальнейший прогресс в области керамики в 1990-х годах продемонстрировал существенный скачок критических температур, достигших более 150 К (-123°C).

 

Эффект Мейснера.
Эффект Мейснера

В начале 21 века происходили постепенные улучшения с использованием различных других материалов, но все они требовали чрезвычайно высоких давлений, сопоставимых с условиями во внешнем ядре Земли. Исследователи, наконец, достигли “святого грааля” сверхпроводимости при комнатной температуре в 2020 году, используя соединение при температуре 15°C с использованием алмазной наковальни при 269 гигапаскалях (ГПа).

В последующие годы и десятилетия исследовательские группы переключили свое внимание с более высоких температур на усилия по снижению огромного давления, необходимого для сверхпроводимости. Появились новые методы масштабирования материалов – от наноразмерных до микроскопических и более крупных. В конце концов стало возможным сочетать режим комнатной температуры с материалами, видимыми невооруженным глазом и стабильными при относительно низких давлениях.

Позже, в 21 веке, некоторые из самых мощных в мире искусственных интеллектов сделали дальнейшие открытия с ещё более низким давлением. В конечном счете, эти стабильные состояния соответствовали атмосфере Земли на уровне моря. Следующий критический шаг включал совершенствование методов массового производства этих новых соединений с помощью сверхточной организации нанотехнологий. Затем произошел переход от лаборатории к практическим приложениям – снова управляемым и развертываемым ИИ наиболее эффективными из возможных способов. На заводах и других объектах 3D-печать позволила этим сверхпроводникам объединяться с высокой скоростью.

После открытия сверхпроводимости и эффекта Мейснера потребовалось столетие, чтобы появился первый сверхпроводник комнатной температуры. Теперь, после еще ста лет исследований и разработок, практическое применение становится очевидным. В 2110 году мир преображается с помощью новых устройств и компонентов, способных функционировать без электрического сопротивления и с вытеснением линий магнитного поля при комнатной температуре.

В современном городе часто можно наблюдать левитирующие автомобили, капсулы и другие транспортные средства, плавно скользящие по воздуху. Они плавают над подушкой магнетизма и питаются от беспроводной энергии, передаваемой с площадок, встроенных в землю. На улице вы можете наткнуться на сюрреалистическое зрелище припаркованного автомобиля, неподвижно висящего в воздухе. Даже само здание может включать в себя конструкции, вывески или архитектурные элементы, под которыми, по-видимому, ничего нет.

Эти парящие транспортные средства имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционным колесным транспортом. Регулируя высоту полета вблизи пешеходов, они могут просто дрейфовать над ними, что исключает возможность несчастных случаев. Это также снижает частоту дорожно-транспортных происшествий, которые были причиной огромного числа жертв в течение 20-го и 21-го веков. Отсутствие контакта с поверхностью также устраняет проблему износа шин и, следовательно, уменьшает загрязнение воздуха и микропластика, образующееся от транспортных средств.

Хотя колеса всё еще широко распространены в транспорте, их быстро вытесняют сверхпроводящие технологии, поскольку городские власти все чаще признают эти преимущества и расширяют необходимую инфраструктуру. Некоторые из более богатых и высокотехнологичных регионов уже модернизировали всю свою дорожную сеть, чтобы обслуживать левитирующие транспортные средства. По мере того как становится доступным все больше и больше маршрутов, возможность путешествовать в трех измерениях, а не в двух, позволяет сократить время в пути. В сочетании с ИИ для управления дорожным движением заторы практически устраняются. Для этих автономных летательных аппаратов доступно большое количество энергии, при этом 100% электроэнергии в мире в настоящее время обеспечивается за счет сверхэффективных чистых технологий, а для обеспечения того, чтобы они оставались в воздухе, встроено множество резервов.

Сверхпроводники комнатной температуры преобразуют множество других областей. Теперь возможна передача электроэнергии без потерь, что делает устаревшей традиционную инфраструктуру для преобразования переменного тока низкого и высокого напряжения и обеспечивает идеальную передачу электроэнергии на огромные расстояния. Накопление энергии также претерпевает революцию, поскольку деградация батареи больше не является проблемой, а сверхпроводящие провода вместо этого захватывают и хранят электричество бесконечно. Компьютеры, планшеты и другую электронику можно заставить работать без нагрева, эффективнее и с гораздо меньшим потреблением энергии.

Другие разработки включают в себя сверхсильные и ультракомпактные двигатели, а также машины, для работы которых когда-то требовались целые здания или помещения, которые теперь жизнеспособны в гораздо меньших масштабах. Например, в настоящее время появляется компактный ядерный синтез, который особенно полезен в космических путешествиях. Крупномасштабным научным установкам, таким как ускорители частиц, теперь требуется меньше энергии и капитальных затрат, в то время как высококачественная медицинская визуализация более эффективна и доступна в меньших форм-факторах.

 

Ссылки на источники:

  1. Physics of the Impossible, Penguin Random House

Поделиться:


2110

Нет комментариев