Mitkä ovat erilaiset suprajohdetekniikat?

Suprajohteet ovat hyödyllisiä monissa erilaisissa teknisissä, mekaanisissa ja tieteellisissä sovelluksissa. Esimerkiksi suprajohtoteknologioita kehitetään, mikä voisi parantaa merkittävästi sähköverkon turvallisuutta ja tehokkuutta. Muut tekniikat mahdollistavat uusia sähkömagnetismin käyttötarkoituksia. Tietokoneet voivat hyötyä myös suprajohtotekniikoista, ja tietyntyyppiset tieteelliset instrumentit hyödyntävät myös suprajohteiden ainutlaatuisia sähköisiä ominaisuuksia.

Suprajohteiden tärkein etu on niiden kyky siirtää sähkövirtaa ilman vastusta. Varhaiset suprajohteet toimivat vain poikkeuksellisen alhaisissa lämpötiloissa ja olivat epäkäytännöllisiä useimmissa sovelluksissa, koska niiden jäähdyttämiseen tarvittava nestemäinen helium oli kohtuuttoman kallista ja vaikeaa työskennellä. Uudemmissa korkean lämpötilan suprajohtotekniikoissa käytetään materiaaleja, joilla on suprajohtavia ominaisuuksia, kun ne jäähdytetään lämpötiloihin, jotka voidaan kestää paljon halvemmassa ja hallittavammassa nestemäisessä typessä.

Täydellisellä sähkönsiirrolla on monia sovelluksia sähköverkkoon. Tekniikat, joissa käytetään suprajohteita paljon suurempien puolijohteiden sijaan, mahdollistavat tehon siirtämisen paljon pienempiä johtoja käyttäen. Lisäksi koska lähes mitään energiaa ei häviä, nämä järjestelmät ovat paljon tehokkaampia, mikä tarkoittaa, että tuotantotehoa tarvitaan vähemmän. Suprajohteita voidaan käyttää myös lieventämään äkillisiä virtapiikkejä sähköverkossa, mikä muuten aiheuttaisi vahinkoa.

Suprajohteet tuottavat erittäin tehokkaita sähkömagneetteja. Tämä mahdollistaa erittäin tarkan kuvantamisen, mikä on hyödyllistä lääkäreille, jotka tarvitsevat yksityiskohtaisia ​​skannauksia potilaistaan. Se on hyödyllinen myös armeijalle, jossa suprajohtavia tekniikoita käytetään miinojen ja muiden vaarojen havaitsemiseen. Suuremmat suprajohtavat sähkömagneetit mahdollistavat magneettisen levitaation, joka on jo käytössä joissakin suurnopeusjunissa.

Uuden sukupolven tietokoneet tulevat lopulta hyödyntämään suprajohtotekniikoita. Puolijohteiden sähköiset ominaisuudet asettavat rajoituksia laskentatehon määrälle, joka voidaan rakentaa perinteiseen mikrosiruun. Tutkijat voivat kiertää nämä rajoitukset ja luoda paljon nopeampia ja tiiviimmin pakattuja piirejä hyödyntämällä joitakin suprajohtavien materiaalien kvanttiominaisuuksia. Suprajohteet ovat myös tehokkaampia energiankäytössä, lähes poistamalla hukkalämmön ongelman.

Sähkövastus voi vaikeuttaa erittäin herkkien instrumenttien suunnittelua. Suprajohtotekniikoita hyödyntävissä ilmaisinlaitteissa ei ole tätä ongelmaa. Suprajohteet eivät estä edes erittäin heikkojen sähkövirtojen virtausta, ja näistä hyvin heikoista virroista voidaan luoda ilmaisimia, jotka kykenevät vastaanottamaan erittäin heikkoja signaaleja.