Superwires - nanotechnológie v elektroenergetike

Špecialisti All-Russian Research Institute of Anorganical Materials pomenované po akademikovi A.A. Bochvara vyvinul technológiu na vytváranie najnovších super drôtov. Podstatou technológie je postupné zostavenie bimetalických kompozitných polotovarov s ich následnou deformáciou. To umožňuje včleniť nióbové páskové vlákna s hrúbkou iba 6 až 10 nm do matrice bežného medeného drôtu.

Výsledkom je kompozitný drôt s prierezom 2 x 3 mm, v ktorom je prítomných až 400 miliónov týchto najjemnejších nióbových vlákien. Výsledný drôt sa vyznačuje anomálne vysokou mechanickou pevnosťou, významne vyššou ako 500 MPa a elektrickou vodivosťou 65 až 85% vodivosti čistej medi, čo sa dosahuje malou vzdialenosťou medzi vláknami, čo je porovnateľné s priemernou dĺžkou dráhy elektrónov v medenej matrici.

Za drôty sa považujú drôty s pevnosťou v ťahu presahujúcou 400 - 450 MPa, ktorých elektrická vodivosť je od 40 do 80% hodnoty tejto hodnoty zodpovedajúcej čistej medi. V lete 2012 bola spolu s RUSNANO v Rusku uvedená do prevádzky elektráreň Nanoelectro, v rámci priemyselnej činnosti sa začala výroba takýchto ultra vysokopevnostných nanostrukturovaných drôtov s plánovaným objemom až 50 ton ročne.

Rozpočet projektu predstavoval 1,02 miliardy rubľov. Viaceré zahraničné spoločnosti vrátane lodiarskych podnikov majú vlastný záujem o získanie super drôtov vyrobených v Rusku, pretože nové výrobky výrazne prevyšujú ich súčasné analógy na trhu.

Vedci dnes v súčasnosti potrebujú vedecké káble predovšetkým na vytváranie super výkonných elektromagnetov. Partnermi projektu sú: CERN, Kurchatov inštitút, Národné laboratórium vysokých magnetických polí, Los Alamos, USA, Rossendorfské výskumné centrum, Drážďany, Nemecko, Ruské železnice, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

V marci 2012 bol v laboratóriu v Los Alamos stanovený svetový rekord, v ktorom elektromagnet založený na ruských supervodičoch vykazoval indukciu 100 Tesla, čo je 2 miliónkrát viac ako magnetické pole Zeme. Okrem toho sa o používanie super drôtov zaujímajú také odvetvia ako robotika, mikroelektronika, stavba lodí, stavba lietadiel a ďalšie dôležité odvetvia špičkových technológií.

Ak porovnáte nový kompozitný materiál s meďou, bronzom, mosadzou, výhody sa prejavia. Čistá meď má výnimočnú elektrickú vodivosť (nižšia ako striebro), ale medená pevnosť v ťahu je iba 220 - 270 MPa.

Vodivosť bronzu je iba 17% vodivosti čistej medi, ale pevnosť v ťahu 400 - 970 MPa. Mosadz má pevnosť v ťahu 380 - 880 MPa, ale jej elektrická vodivosť je 2-krát nižšia ako elektrická vodivosť medi.

Pokiaľ ide o nový materiál supravodičov, tu dosahuje pevnosť v ťahu 1200 MPa a elektrická vodivosť je iba o niečo nižšia ako elektrická vodivosť medi.

Supravodiče s vysokými mechanickými charakteristikami sú preto jednoducho nevyhnutné pre vysokofrekvenčné impulzné magnety a magnetoimpulzné induktory, pre letectvo a vesmírnu technológiu, pre námorný a obranný priemysel, ako aj pre kontaktné drôty pre vysokorýchlostné vlaky.

Sila vodičov je tiež dôležitá jednoducho v našich klimatických podmienkach, kde vlhký sneh a letný vietor často vedú k prerušeniam elektrického vedenia, ktoré sú v osadách spojené s výpadkom prúdu a zdĺhavými opravami. V priebehu času nanostrukturované drôty takmer určite pomôžu tento problém vyriešiť.

Pozri tiež:Nanogenerátory - univerzálne generátory energie

Comments

[#1]

všetko je v poriadku, ale nič sa nehovorí o nákladoch

[#2]

So všetkými výhodami týchto drôtov je ich hlavnou nevýhodou veľká hmotnosť, ktorá je kritickým parametrom pre elektrické vedenia a ich cena, ktorá je niekoľkonásobne vyššia ako cena tradičných drôtov.