La superconductividad, donde el curso de las corrientes eléctricas sin obstáculos a través de un material, es uno de los descubrimientos científicos más intrigantes de la física moderna. Tiene muchos usos prácticos. Los gobiernos, las industrias y los centros de salud y ciencias utilizan la superconductividad en aplicaciones que se extienden desde IRMen hospitales hasta las cavidades de los aceleradores de partículas, donde los científicos exploran los fundamentos de la materia. Sin embargo, la explotación práctica de la superconductividad también presenta muchos desafíos.
Los desafíos son quizás mayores para los investigadores que intentan integrar la superconductividad en sistemas pequeños y portátiles. El académico y experto en superconductividad de la Universidad de Cambridge John Durrell y su equipo lo demuestran esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing, que un sistema magnético superconductor portátil, que es, en esencia, un sustituto de alto rendimiento para un imán permanente convencional, puede alcanzar un nivel de 3 teslas para el campo magnético. Durrell dijo que el trabajo de su equipo en gran parteevolucionó a partir de los hallazgos innovadores del físico de la Universidad de Houston Roy Weinstein, quien ha demostrado cómo los electroimanes convencionales y la magnetización de campo pulsado pueden usarse para activar campos magnéticos superconductores que son "capturados" y sostenidos como parte de una disposición superconductora. Esto evita el requisito delos imanes superconductores grandes y caros para "activar" tales sistemas portátiles. También clave, señaló Durrell, es que su equipo aprovechó otras tecnologías nuevas y más baratas, especialmente para la refrigeración.
"Por ejemplo, el salto con los avances en criogenia, también le permite hacer cosas interesantes en otras áreas", explicó Durell. "Hay muchas cosas que se unen para hacer esto posible". Mientras que los grandes sistemas de superconductores de tamaño industrial hacengenera un campo magnético de 20 teslas, el campo magnético de 3 teslas de Durrell es nuevo para un sistema portátil.
Durrell y su equipo tenían curiosidad por saber qué podían hacer al ver el trabajo de Weinstein unos años antes. Weinstein demostró que con la pulsación electromagnética externa convencional de un medio, era posible "capturar" un campo magnético en un superconductorutilizando un campo magnético externo mucho más pequeño de lo que se creía posible. La investigación de Weinstein utilizó Cuprato de bario de itrio dopado con uranio y sujeto a un tratamiento de irradiación. El equipo de Durrell buscó un material menos costoso y eligió Cuprato de bario de gadolinio, sin dopaje de uranio. Difan Zhou,El investigador del equipo y autor principal, tuvo la idea de extender los hallazgos de Weinstein, dijo Durrell, y la investigación, que tardó poco menos de dos años, ha dado sus frutos.
"Fue una sorpresa para nosotros que pudimos ver en un material no tan vanguardista el mismo efecto de salto de flujo gigante que Roy Weinstein demostró", dijo Durrell. "Lo clave que hizo esto posiblees que hemos visto lo que Roy ha hecho para que funcione, pero para este tipo de sistema portátil. Antes estábamos usando imanes superconductores convencionales para cargar nuestros bultos. Esto hará que el acceso a estos campos altos sea más barato y más práctico ".
Los avances en una refrigeración más barata y más eficiente, el sistema criogénico, también fueron clave para la investigación de Durrell y del equipo. Tanto para la carga del campo magnético como para las fases de mantenimiento, es necesario mantener fría la muestra superconductora o la superconductividad se da por vencidaRecientemente, el sector privado ha ideado sistemas criogénicos que son baratos y livianos, y Durrell utilizó un sistema de enfriamiento de Sunpower Inc., una empresa de los Estados Unidos. Según Durrell, esta ligereza y su bajo costo relativo podrían hacer que la superconductividad portátil en variosproductos una posibilidad real.
El efecto total de reunir estas nuevas oportunidades tecnológicas, señaló Durrell, es "esencialmente un imán permanente mejor y portátil, uno con un campo magnético de 3 teslas en lugar de 1 tesla. El interés obvio en eso es que ustedpodría usar eso para hacer un motor más pequeño y ligero "
Los sistemas de RMN y MRI de bajo costo para hospitales también son una gran posibilidad de uso, explicó Durrell, ya que estos sistemas a menudo usan imanes superconductores grandes. También pueden habilitarse los sistemas de administración de medicamentos dirigidos magnéticamente en aplicaciones humanas y veterinarias.
Durrell y su equipo están planeando más pruebas para obtener más potencia magnética y eficiencia general. Han recibido un apoyo significativo de The Boeing Company para esta investigación, y Durrell siente que es un buen ejemplo de lo que pueden hacer una empresa y un laboratorio académicocuando se unen para la investigación básica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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