nieuws

Supergeleidende band vervangt koperdraad

bouwbreed Premium

De supergeleidende band uit het nationale Amerikaanse laboratorium in Los Alamos weerstaat ruim 200 maal meer elektrische stroom dan een vergelijkbare koperdraad. Onder meer (plak)bandproducent 3M zoekt naar een manier om de vinding geschikt te maken voor massaproductie. Het materiaal is voor nagenoeg alle elektrotechnische toepassingen te gebruiken en kan aanmerkelijke energiebesparing opleveren.

Onderzoekers van het Technologisch Centrum voor Supergeleiding, onderdeel van Los Alamos, ontwikkelden een proces dat de band bij de temperatuur van vloeibare stikstof supergeleidende eigenschappen geeft. Supergeleidende band transporteert zonder weerstandverliezen grote stroomsterkten. Een stukje ‘Los Alamos’ van een centimeter in het vierkant weerstaat meer dan een miljoen Ampère.

Directeur D. Peterson van het supergeleidingscentrum schat de markt voor weerstandloze band op een kleine 125 miljard gulden in 2020. Het materiaal vindt dan onder meer toepassing in elektromotoren, transformatoren en transportkabels. Daarvoor werkt het instituut samen met de commerciële bedrijven American Superconductor, 3M en Intermagnetics.

Laser

In de meest recente variant bestaat de band uit een drager uit magnesiumoxide. Die komt zo’n 100 keer sneller gereed dan de tot nog toe gebruikte band met een laag kubusvormige zirkonium. Daarmee is de eerste stap gezet op de weg naar massaproductie.

Het feitelijke supergeleidende materiaal bestaat uit yttrium/barium/koperoxide dat onderzoekers van Los Alamos in 1995 samenstelden. Ze brachten dit keramische materiaal aan op een band uit een nikkellegering en een bufferlaag uit kubusvormig zirkonium. Een laser ‘schoot’ door middel van een ionenstraal stukjes zirkonium van een blok op de drager waarna een tweede laser de deeltjes ordende. Zo ontstond een nagenoeg perfect kristallijne supergeleidende film van ongeveer een meter lang en 6 micrometer dik. Magnesiumoxide versnelt het productieproces en houdt de supergeleidende laag net zo goed vast. De geproduceerde lengten kunnen zonder problemen in de kilometers lopen.

Aan een soortgelijke ontwikkeling werken onderzoekers van het Instituut voor Vaste materialen en Grondstofonderzoek (IFW) uit Dresden. Dat gebeurt in samenwerking met het bedrijf Theva uit München.

Opgedampt

Ook zij koelen met vloeibare stikstof en gebruiken yttrium/barium/koperoxide als geleider. Het mengsel is opgedampt op een dragende band uit nikkel en wolfram, zonder bufferlaag.

Deze band is uit kleine kristallieten opgebouwd die allemaal in dezelfde richting wijzen. Zo ontstaat een perfecte onderlaag voor het supergeleidende materiaal. Bij een temperatuur van min 196 graden Celsius weerstaat dit materiaal zo’n 135 Ampère. Waar de onderzoekers van Los Alamos claimen dat ze op dit moment supergeleidende banden van ongeveer een meter kunnen maken, blijft de Duitse variant vooralsnog beperkt tot een kleine 10 centimeter.

Reageer op dit artikel