Superwires - nanotecnologia no setor de energia elétrica

Especialistas do Instituto de Pesquisa de Materiais Inorgânicos da Rússia, nomeado em homenagem ao acadêmico A.A. Bochvara desenvolveu a tecnologia para criar os mais recentes super fios. A essência da tecnologia é a montagem seqüencial de tarugos compostos bimetálicos com sua subsequente deformação. Isso torna possível incorporar fibras de nióbio de fita com uma espessura de apenas 6 a 10 nm na matriz de um fio de cobre comum.

O resultado é um fio composto com uma seção transversal de 2 por 3 mm, na qual estão presentes até 400 milhões dessas melhores fibras de nióbio. O fio resultante é caracterizado por uma resistência mecânica anormalmente alta, significativamente mais de 500 MPa, e condutividade elétrica no nível de 65 a 85% da condutividade do cobre puro, que é alcançada por uma pequena distância entre as fibras, comparável com o comprimento médio do caminho dos elétrons na matriz de cobre.

Os super fios são considerados fios com resistência à tração superior a 400-450 MPa, cuja condutividade elétrica é de 40 a 80% do valor desse valor do cobre puro correspondente. No verão de 2012, juntamente com a RUSNANO, a fábrica de Nanoeletrônicos foi lançada na Rússia, como parte de sua atividade industrial, e começou a produção desses fios nanoestruturados de ultra alta resistência com um volume planejado de até 50 toneladas por ano.

O orçamento do projeto totalizou 1,02 bilhão de rublos. Várias empresas estrangeiras, incluindo empresas de construção naval, têm seu próprio interesse em adquirir super fios fabricados na Rússia, uma vez que os novos produtos excedem significativamente seus análogos existentes no mercado.

Hoje, os super-fios são necessários principalmente pelos cientistas para criar eletroímãs superpoderosos. Os parceiros do projeto são: CERN, Instituto Kurchatov, Laboratório Nacional de Campos Magnéticos Altos, Los Alamos, EUA, Rossendorf Research Center, Dresden, Alemanha, Russian Railways, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

Em março de 2012, foi no laboratório de Los Alamos que um recorde mundial foi estabelecido, onde um eletroímã baseado em super fios russos mostrou uma indução de 100 Tesla, que é 2 milhões de vezes maior que o campo magnético da Terra. Além disso, indústrias como robótica, microeletrônica, construção naval, construção de aeronaves e outras importantes indústrias de alta tecnologia estão interessadas em usar super fios.

Se você comparar o novo material composto com cobre, bronze, latão, as vantagens se tornarão aparentes. O cobre puro possui uma condutividade elétrica excepcional (inferior à prata), mas a resistência à tração do cobre é de apenas 220-270 MPa.

A condutividade do bronze é apenas 17% da condutividade do cobre puro, mas a resistência à tração de 400-970 MPa. O latão tem uma resistência à tração de 380-880 MPa, mas sua condutividade elétrica é 2 vezes menor que a condutividade elétrica do cobre.

Quanto ao novo material dos supercondutores, a resistência à tração chega a 1200 MPa e a condutividade elétrica é apenas ligeiramente inferior à condutividade elétrica do cobre.

Portanto, supercondutores com altas características mecânicas são simplesmente indispensáveis ​​para ímãs de impulso de alto campo e indutores de impulso magneto, para tecnologia de aviação e espaço, para a indústria naval e de defesa, além de fios de contato para trens de alta velocidade.

A força dos fios também é importante simplesmente em nossas condições climáticas, onde a neve molhada e um vento instável geralmente levam a quebras de linhas de energia, que são repletas de apagões nos assentamentos e longos trabalhos de reparo. Com o tempo, os fios nanoestruturados quase certamente ajudarão a resolver esse problema.

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