Inhalt
- Vorteil 1: Umbau des Stromnetzes
- Vorteil 2: Verbesserung der Breitband-Telekommunikation
- Vorteil 3: Unterstützung der medizinischen Diagnose
- Nachteile von Supraleitern
Die meisten Materialien, die Menschen verwenden, sind Isolatoren wie Kunststoff oder Leiter wie ein Aluminiumtopf oder ein Kupferkabel. Isolatoren weisen eine sehr hohe elektrische Beständigkeit auf. Leiter wie Kupfer zeigen einen gewissen Widerstand. Eine andere Klasse von Materialien zeigt überhaupt keinen Widerstand, wenn sie auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt werden, kühler als die kühlste Tiefkühltruhe. Sie werden als Supraleiter bezeichnet und wurden 1911 entdeckt. Heute revolutionieren sie das Stromnetz, die Mobiltelefontechnologie und die medizinische Diagnose. Wissenschaftler arbeiten daran, dass sie bei Raumtemperatur arbeiten.
Vorteil 1: Umbau des Stromnetzes
Das Stromnetz zählt zu den größten Ingenieurleistungen des 20. Jahrhunderts. Die Nachfrage ist jedoch im Begriff, sie zu überwältigen. Zum Beispiel betraf der nordamerikanische Stromausfall von 2003, der ungefähr vier Tage dauerte, über 50 Millionen Menschen und verursachte einen wirtschaftlichen Verlust von ungefähr 6 Milliarden US-Dollar. Die Supraleitertechnologie sorgt für verlustfreie Drähte und Kabel und verbessert die Zuverlässigkeit und Effizienz des Stromnetzes. Es ist geplant, das derzeitige Stromnetz bis 2030 durch ein supraleitendes Stromnetz zu ersetzen. Ein supraleitendes Stromsystem nimmt weniger Platz in Anspruch und ist im Erdreich vergraben, ganz anders als heutige Netzleitungen.
Vorteil 2: Verbesserung der Breitband-Telekommunikation
Breitband-Telekommunikationstechnologie, die bei Gigahertz-Frequenzen am besten funktioniert, ist sehr nützlich, um die Effizienz und Zuverlässigkeit von Mobiltelefonen zu verbessern. Solche Frequenzen sind mit halbleiterbasierten Schaltungen nur sehr schwer zu erreichen. Sie wurden jedoch leicht durch Empfänger auf der Basis von Hypress-Supraleitern erreicht, die eine Technologie verwenden, die als integrierter Schaltkreisempfänger (RSFQ) bezeichnet wird. Es wird mit Hilfe eines 4-Kelvin-Kryokühlers betrieben. Diese Technologie kommt in vielen Sendemasten von Handys zum Einsatz.
Vorteil 3: Unterstützung der medizinischen Diagnose
Eine der ersten großtechnischen Anwendungen der Supraleitung liegt in der medizinischen Diagnostik. Die Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet leistungsstarke supraleitende Magnete, um große und gleichmäßige Magnetfelder im Körper des Patienten zu erzeugen. MRT-Scanner, die flüssiges Helium enthalten, erfassen, wie diese Magnetfelder von Organen im Körper reflektiert werden. Das Gerät erzeugt schließlich ein Bild. MRT-Geräte sind der Röntgentechnologie bei der Erstellung einer Diagnose überlegen. Paul Leuterbur und Sir Peter Mansfield wurden 2003 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet, "für ihre Entdeckungen in der Magnetresonanztomographie", die der Bedeutung der MRT und damit auch der Supraleitung für die Medizin zugrunde liegen.
Nachteile von Supraleitern
Supraleitende Materialien sind nur dann supraleitend, wenn sie unter einer bestimmten Temperatur gehalten werden, die als Übergangstemperatur bezeichnet wird. Für gegenwärtig bekannte praktische Supraleiter liegt die Temperatur weit unter 77 Kelvin, der Temperatur von flüssigem Stickstoff. Um sie unter dieser Temperatur zu halten, ist viel teure Tieftemperaturtechnik erforderlich. Somit werden Supraleiter in den meisten alltäglichen Elektronikgeräten immer noch nicht angezeigt. Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung von Supraleitern, die bei Raumtemperatur arbeiten können.