大功率超導(dǎo)電纜占用空間極小,而且導(dǎo)電更有效,這使它們成為理想的選擇,可以部署在所有電網(wǎng)中,遍及整個(gè)城市。它們也會(huì)提供一種更有效的方法,收集可再生能源能量,如太陽能和風(fēng)能。超導(dǎo)電線也可用于儲(chǔ)存能量,而且采用的一些設(shè)備,都可提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
    這種新型超導(dǎo)體首次發(fā)布,是在以色列真空學(xué)會(huì)會(huì)議(Israel Vacuum Society Conference)上進(jìn)行的,時(shí)間是2011年6月,它也會(huì)亮相于今年秋季的歐洲應(yīng)用超導(dǎo)會(huì)議(European Conference on Applied Superconductivity)和科技中心協(xié)會(huì)會(huì)議(Association of Science Technology Centers Conference)。
    布線系統(tǒng)采用高效超導(dǎo)體,長期以來一直就是科學(xué)上的一個(gè)夢想,但是,研究人員已經(jīng)面臨著這樣的實(shí)際挑戰(zhàn),比如,要找到柔韌和成本劃算的材料?,F(xiàn)在,特拉維夫大學(xué)(TAU :Tel Aviv University)的研究人員已經(jīng)找到一種方法,可以使舊理念煥發(fā)新生,這是因?yàn)橛昧讼乱淮瑢?dǎo)體。
    波阿斯•阿爾莫格(Boaz Almog)博士和米沙利•阿鄒磊(Mishael Azoulay)在蓋伊•德意志(Guy Deutscher)教授的小組工作,就在特拉維夫大學(xué)雷蒙德和貝沃利•賽克勒物理學(xué)和天文學(xué)學(xué)校(Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy),他們已經(jīng)開發(fā)出超導(dǎo)電線,使用的纖維是采用單晶體藍(lán)寶石制成,可用于高功率電纜。把溫度要求考慮進(jìn)去時(shí),對比同樣尺寸的一根銅線而言,每一根細(xì)線可以導(dǎo)電約40倍以上。阿爾莫格博士說,它們有可能徹底改變能量傳輸。
克服發(fā)熱
    有一個(gè)因素使我們的銅線低效,這就是過熱,阿爾莫格博士解釋說。由于金屬中發(fā)現(xiàn)的電阻,一些能量在流過電纜時(shí)被釋放和浪費(fèi),導(dǎo)致電線升溫。但是,采用超導(dǎo)體,就沒有電阻。一個(gè)自成一體的冷卻系統(tǒng),就需要持續(xù)流動(dòng)的液態(tài)氮,以保持導(dǎo)線處于超導(dǎo)狀態(tài)。因?yàn)橐旱S手可得,無毒,價(jià)格低廉,一加侖這種物質(zhì)成本低于一加侖牛奶,所以,液氮提供了完美的冷卻液。
    即使有這種有益的液氮,研究人員仍然很難找到一種材料,以制成這種理想的超導(dǎo)體。超導(dǎo)體涂上晶體片是有效的,但太脆,阿爾莫格博士說,雖然把超導(dǎo)體放在金屬磁帶上取得了一些成功,但這種產(chǎn)品是過于昂貴,很難大批量生產(chǎn)。
為了研制他們的超導(dǎo)體,研究人員轉(zhuǎn)向藍(lán)寶石纖維,這種纖維的開發(fā)者是田納西州(Tennessee)橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oakridge National Lab)的阿米特•戈亞爾(Amit Goyal)博士,是借給特拉維夫大學(xué)的研究小組使用。在涂上陶瓷混合物時(shí),使用了一種特殊的技術(shù),所以,這些單晶纖維比人的頭發(fā)略粗一些,這就制成了創(chuàng)新的超導(dǎo)體。
走向宏觀
    阿爾莫格博士目前正在努力制成更好的超導(dǎo)體,以傳輸功率更大的電流。
    有一個(gè)領(lǐng)域,這類超導(dǎo)體能助一臂之力,這就是收集可再生能源。“有些能源,如風(fēng)力渦輪機(jī)或太陽能電池板,通常位于偏遠(yuǎn)的地方,如沙漠或海上水域,你需要一種有效的方式來傳輸電流,”阿爾莫格博士解釋說。這些超導(dǎo)體可以穿越遙遠(yuǎn)的距離,不會(huì)因?yàn)殡娮瓒鴵p失任何能量,導(dǎo)致發(fā)熱。
    超導(dǎo)電纜也是一條有效途徑,可以把大量的電力輸送給大城市。“如果您想要供電的,是像紐約這種城市的一個(gè)地區(qū),那么,你需要的電纜,總截面會(huì)超過一米乘一米。超導(dǎo)體要有更大的電流容量,只使用它的一小部分空間就行,”阿爾莫格博士說。一個(gè)城市的不同區(qū)域,可以交叉連線,他補(bǔ)充道,這樣,在停電的情況下,電源就很容易改線。
有抱負(fù)的青年科學(xué)家
    開發(fā)優(yōu)異的超導(dǎo)體只是特拉維夫大學(xué)的一部分任務(wù)。阿爾莫格博士也致力于使這項(xiàng)技術(shù)容易理解而且令人激動(dòng),把它作為一種方式,來激發(fā)有抱負(fù)的科學(xué)家們的想象力。特拉維夫大學(xué)已制成的超導(dǎo)體晶圓,在充滿液態(tài)氮時(shí),就像它們的姊妹電纜一樣,要鎖定到位,可以采用強(qiáng)力磁鐵和懸浮。放在磁軌上時(shí),這種晶圓會(huì)在空中迅速通過,就像喬治•杰特森(George Jetson)的太空時(shí)代的汽車。它看起來就像魔術(shù),但實(shí)際上,這種現(xiàn)象稱為“量子誘捕”(quantum trapping)。一些工具包可以演示這種“磁懸浮”,已經(jīng)分發(fā)給以色列各地的科學(xué)博物館,而阿爾莫格博士希望在國際上擴(kuò)大散發(fā)。
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