Hvad er en superledende ledning?

Et superkonduktivt materiale er et, der under en bestemt meget lav temperatur ikke har nogen elektrisk modstand.En superledende ledning er derfor en længde af tråd lavet af superkonduktive materialer.Mens de fleste ledninger er lavet af fleksible metaller, er nogle af de bedste materialer til superledere sprøde, så de skal pakkes i pulverform i et rør for at blive brugt.Superledende ledning er nyttig, fordi det giver mulighed for en højere strømtæthed end traditionelle ledninger.Ligesom andre superledere kræver superledende ledning imidlertid meget lave temperaturer for at fungere, og køleprocessen kan være ret dyr.

Høj strømtæthed er en af de vigtigste overvejelser i kredsløbsdesign og er meget vigtig for at designe små integrerede chips til bærbarelektroniske anordninger.Nuværende densitet kan simpelthen beskrives som densiteten af elektrisk ladning, der flyder gennem et ledende materiale.De fleste typer ledere på grund af elektrisk modstand frigiver en stor varme ved særlig høje strømtætheder.Superledende ledning har på den anden side ikke elektrisk modstand, så frigivelse af overskydende varme er ikke et problem.Superledende ledning kan imidlertid generere niveauer af strømtæthed så høj, at de genererer et magnetfelt, der kan have en skadelig effekt på superledningsevnen.

En af de største udfordringer ved at implementere superconduktive ledninger med succes er behovet for ekstremt lave temperaturer.Superkonduktive materialer mister deres superledningsevne og begynder at have elektrisk modstand over en bestemt tærskeltemperatur, så det er vigtigt, at materialerne holdes under denne temperatur.Mange typer superledende ledning skal holdes ved temperaturer godt under 30 kelvin (-406 deg; f), hvilket kræver anvendelse af flydende helium eller flydende nitrogen.Nogle typer superledere, i et fænomen kendt som høj-temperatur superledningsevne, kan fungere ved temperaturer så højt som 125 Kelvin (-235 deg; F).Afkøling af sådanne superkonduktive materialer, selvom de stadig ikke er en simpel opgave, er billigere end at styre de ekstremt lave temperaturer, som andre har brug for.

Det er desværre ganske vanskeligt at omdanne mange former for superledere, især høje temperaturer superledere, til superledende ledning.Mange superledende materialer med høj temperatur er ganske sprøde, så at udvikle dem til typiske fleksible ledninger er ikke plausible.Det er ofte nødvendigt at fylde et rør med en pulverform af det superledende materiale.I mange tilfælde er pulveret lukket i en eller anden form for metal, opvarmet og komprimeret til en bred, flad ledning.En sådan superledende ledning mangler ikke desto mindre fleksibilitet i traditionel ledning, men kan ikke desto mindre være ganske nyttig.