Ez a nagy köröm hozza létre a világ legerősebb mágneses terét
A Nemzeti Magas Mágneses Mezők Laboratóriumának (MagLab) kutatóinak sikerült létrehozniuk egy miniatűr elektromágneset, amelynek mágneses intenzitása 45,5 Tesla, ami nagyobb, mint az eddig rekordot tartó hatalmas létesítményeké. Olyan technológia, amely teljesen megváltoztathatja a lehetséges alkalmazási területek horizontját.
Nem nagyobb, mint egy tekercs WC-papír, súlya mindössze 390 gramm. Ez a nagyméretű, 53,1 milliméteres szög éppen megdöntötte egy 20 éves rekordot: a valaha létrehozott legmagasabb mágneses mező 45,5 teslával. Összehasonlításképpen: egy tipikus MRI mágnes 2-3 Tesla mágneses teret generál. A 45,5-T, amelyet a Magas Mágneses Mezők Nemzeti Laboratóriuma (MagLab) fejlesztett ki, így fél Teslával megveri a korábbi rekordot, amelyet a MagLab másik mágnese, a 45-T tart. Ez utóbbi, egy 35 tonnás készülék, belül egy rézmagból, egy nióbium-ón tekercsből áll. Működéséhez 31 MW szükséges (két Ariane 5 rakétamotor teljesítményének felel meg), és annyi hőt termel, hogy több ezer liter vízre van szükség a hűtéshez. .
"Az elektronikában a szilíciumhoz hasonló forradalom"
"Az ilyen miniatürizálás olyan fontos forradalmat jelent, mint amit a szilícium hozott az elektronikába" - biztosítja Greg Boebinger, a MagLab igazgatója. Ilyen mágneseket lehetne alkalmazni részecske-detektorokban, magfúziós reaktorokban és az orvostudomány diagnosztikai eszközeiben ”. A nagyobb teljesítményű mágnesek lehetővé tennék például az MRI képminőségének javítását vagy az anyagok tulajdonságainak tanulmányozását. De hogyan tud ilyen kis tárgy létrehozni egy ilyen erős mágneses teret? ?
1260 amper négyzetmilliméterenként
A találmány ismertetése Természet 2019. június 12-én új szupravezető anyagon és új dizájnon alapul. A sejgyong Hahn által vezetett kutatócsoport a niobium, a jelenleg nagy szupravezető mágnesekben használt fém helyett egy új anyagot dolgozott ki, amelynek ReBCO (ritkaföldfém-bárium-réz-oxid), réz-oxid és bárium, valamint ritkaföldfémek nevet adták. Ötvözet, amely 1260 amper/négyzetmilliméter szállítására képes, kétszer akkora áram, mint a nióbium. Minél nagyobb azonban a tekercsben áramló áramsűrűség, annál intenzívebb lesz a mágneses mező.
Olyan vékony rézcsíkok, mint egy haj
A másik újítás a szigetelésre, pontosabban a szigetelés hiányára vonatkozik. A jelenlegi szupravezető mágnesek így tartalmaznak szigetelést a vezető rétegek között, amelyek felelősek az áram irányításáért a leghatékonyabb út felé. De amikor egy tökéletlenség vagy akadály az áram útjában van, akkor az utóbbit blokkolják, ami potenciálisan káros túlmelegedést és a szupravezetés elvesztését okozhatja. A kutatócsoport által talált megoldás: távolítsa el a szigetelést. "Mivel a tekercs fordulatai nincsenek elkülönítve egymástól, nagyon könnyen megoszthatják az áramot, hogy megkerülhessék ezeket az akadályokat" - magyarázza David Larbalestier, a tanulmány egyik társszerzője, az anyagosztály vezetője a MagLab-nál. . A másik előny, hogy eltávolítja a készülék súlyát és tömegét.