В России создана технология производства гибкого высокотемпературного сверхпроводника

Ученые из Казанского федерального университета (КФУ) представили инновационную технологию для создания гибкого высокотемпературного сверхпроводника на основе диборида магния. 

"На гибкую подложку из никелевого сплава наносится буферный слой, поверх него — слой сверхпроводника методом магнетронного напыления, защитный и стабилизирующий слои", - разъяснил доцент кафедры общей физики и руководитель НИЛ "Квантовые симуляторы" Института физики Руслан Батулин.

Такой сверхпроводник открывает новые возможности для разработки различных токоограничивающих устройств, силовых кабелей, моторов, генераторов и накопителей энергии, как отмечается в сообщении министерства.

Преимущества новой технологии заключаются в снижении стоимости и веса: "Одними из ключевых преимуществ сверхпроводника диборида магния являются возможность использования энергоэффективных криокулеров для охлаждения, интегрирование в систему гибридной линии электропередачи на основе передачи сжиженного водорода и высокотемпературного сверхпроводящего кабеля, снижение удельной стоимости и веса по сравнению с технологией изготовления высокотемпературного сверхпроводника на основе REBCO".

Текущие проблемы в области проводников также подчеркивают необходимость новых решений. Современные медные проводники теряют около 15% мощности из-за рассеяния. Металлокерамические сплавы и оптоволокно, хотя и эффективны, являются дорогими и требуют значительных затрат на производство длинных кабелей. Более того, оптоволоконные кабели имеют ограничения по длине, что делает их использование невыгодным.

Высокотемпературные сверхпроводники часто обладают повышенной хрупкостью, что требует их нанесения на гибкие основы для создания силовых кабелей. Многие из этих кабелей должны функционировать в условиях сильных магнитных полей, например, в трансформаторах или генераторах, где магнитное поле может разрушать сверхпроводимость.

"В связи с развитием криогенной техники в мире и достижениями в области технологий изготовления сверхпроводников все острее стоит задача энергосбережения (уход от стратегически ценного ресурса — гелия) и удешевления технологии их производства," — отметил Батулин.

С учетом того, что мировые запасы гелия могут истощиться в ближайшее время, это создает дополнительные вызовы. Гелий — единственный элемент, который остается в жидком состоянии при любых температурах. С каждым годом уровень мирового предложения снижается, что привело к дефициту на рынке с 2018 года. В России на тот момент действовал лишь один производитель гелия — Оренбургский гелиевый завод (ОГЗ).