Vad är en supraledande tråd?

Ett supraledande material är ett som, under en viss mycket låg temperatur, inte har något elektriskt motstånd. En supraledande tråd är alltså en längd av tråd gjord av supraledande material. Medan de flesta ledningar är gjorda av flexibla metaller, är några av de bästa materialen för supraledare spröda, så de måste packas i pulverform i ett rör för att kunna användas. Supraledande tråd är användbar eftersom den möjliggör en högre strömtäthet än traditionella trådar. Precis som andra supraledare kräver supraledande tråd dock mycket låga temperaturer för att fungera, och kylningsprocessen kan bli ganska dyr.

Hög strömtäthet är en av de viktigaste övervägandena vid kretsdesign och är mycket viktig vid konstruktion av små integrerade chips för bärbara elektroniska enheter. Strömtäthet kan enkelt beskrivas som densiteten av elektrisk laddning som strömmar genom ett ledande material. De flesta typer av ledare avger, på grund av elektriskt motstånd, mycket värme vid särskilt höga strömtätheter. Supraledande tråd, å andra sidan, har inget elektriskt motstånd, så utsläpp av överskottsvärme är inte ett problem. Supraledande tråd kan dock generera nivåer av strömtäthet så höga att de genererar ett magnetfält som kan ha en skadlig effekt på supraledningsförmågan.

En av de stora utmaningarna med att framgångsrikt implementera supraledande ledningar är behovet av extremt låga temperaturer. Supraledande material förlorar sin supraledning och börjar få elektriskt motstånd över en viss tröskeltemperatur, så det är viktigt att materialen hålls under den temperaturen. Många typer av supraledande tråd måste hållas vid temperaturer långt under 30 Kelvin (-406°F), vilket kräver användning av flytande helium eller flytande kväve. Vissa typer av supraledare, i ett fenomen som kallas ”högtemperatursupraledning”, kan fungera vid temperaturer så höga som 125 Kelvin (-235 °F). Att kyla sådana supraledande material är, även om det fortfarande inte är en enkel uppgift, billigare än att hantera de extremt låga temperaturer som behövs av andra.

Det är tyvärr ganska svårt att förvandla många former av supraledare, särskilt högtemperatursupraledare, till supraledande tråd. Många supraledande material för hög temperatur är ganska spröda, så att utveckla dem till typiska flexibla ledningar är inte rimligt. Det är ofta nödvändigt att fylla ett rör med en pulverform av det supraledande materialet. I många fall är pulvret inneslutet i någon form av metall, upphettat och sammanpressat till en bred, platt tråd. Sådan supraledande tråd saknar flexibiliteten hos traditionell tråd men kan vara ganska användbar ändå.