Galingų magnetų yra visur, nuo medicinos įrangos iki dalelių greitintuvų ir fizikos laboratorijų. Mokslininkai jau seniai stengiasi sukurti vis stipresnius magnetus ir dabar naujas superlaidus magnetas pagerino pasaulio rekordą.
Galingų magnetų yra visur, nuo medicinos įrangos iki dalelių greitintuvų ir fizikos laboratorijų. Mokslininkai jau seniai stengiasi sukurti vis stipresnius magnetus ir dabar naujas superlaidus magnetas pagerino pasaulio rekordą.
© nationalmaglab.org
Floridos universiteto (JAV) Nacionalinės stipraus magnetinio lauko laboratorijos („MagLab“) mokslininkai sukūrė galingiausią pasaulyje superlaidų magnetą. Ne daugiau nei centimetro skersmens ir ne didesnis už tualetinio popieriaus ritinėlį (nežinia kodėl tačiau jo kūrėjai pateikia būtent tokią analogiją) įrenginys gali generuoti rekordinę magnetinio lauko indukciją – 45,5 T. Tai daugiau nei dvidešimt kartų viršija sukuriamą ligoninėse naudojamuose magnetinio rezonanso tomografijos aparatuose. Pažymima, kad anksčiau didesnis intensyvumas būdavo sukuriamas tik impulsiniai magnetais, veikiančiais sekundės dalį.
Magneto kūrėjas – „MagLab“ inžinierius Seungyong Hahn. Pasakodamas, kaip jam ir jo komandai pavyko pasiekti tokį rezultatą, jis pažymėjo, kad to pasiekė, naudodamas naujas superlaidžias medžiagas ir magnetus.
Iš tiesų tyrėjai sukūrė du rekordinius magnetus. Bandomajame naudojami kupratiniai superlaidininkai iš niobio lydinių. Jis gali generuoti 45 T magnetinio lauko indukciją ir tam nenaudoja daug energijos. Pasak mokslininkų, anksčiau sukurti magnetai buvo pernelyg trapūs, kad juos būtų galima naudoti technologijose, tačiau naujieji magnetai turėtų atlaikyti magnetinio lauko induktyvumą iki 60 teslų.
Iš ko galingiausias superlaidus magnetas pagamintas?
Rekordiniam magnetui, galinčiam sukurti 45,5 teslų magnetinį lauką, buvo pagamintas naujas superlaidus junginys REBCO (iš retųjų žemių elementų, bario ir vario oksidų), lyginant su kitais rekordinių magnetų kūrimui naudotais superlaidininkais, galinčio praleisti du kartus stipresnę srovę. Dėl to šis naujas magnetas gali sukurti gerokai stipresnį magnetinį lauką.
Šiuolaikiniuose elektromagnetuose tarp laidžių sluoksnių naudojama izoliacija, nukreipianti srovę efektyviausiu keliu. Tačiau ji taip pat didina magneto svorį ir tūrį.
Hahno inovacija: superlaidus magnetas be izoliacijos. Tai ne tik sėkmingesnis dizainas – taip galima apsaugoti magnetą nuo vadinamojo magnetinio lauko nuplyšimo. Jis gali įvykti, kai laidininke esantys pažeidimai ar defektai blokuoja srovės judėjimą reikiamoje vietoje, dėl ko medžiaga įkaista ir praranda superlaidumo savybę. Nesant izoliacijos, srovė tokiu atveju tiesiog teka kitu keliu ir nuplyšimas neįvyksta.
Pažymima, kad naujojo magneto sukuriama magnetino lauko įtampa viršijo sukuriamą daug energijos vartojančiais varžiniais magnetais, kuriuose nenaudojami superlaidininkai, o taip pat įprastais superlaidžiais magnetais ir hibridiniais supelaidžiais–varžiniais magnetais.
Hahnas ir jo komanda rekordinį 45,5 teslų magnetinio lauko induktyvumą pasiekė 390 gramų sveriančiu įrenginiu. Stipriausio nuolatinio 45 T magneto pasaulyje titulas priklausė tos pačios MagLab sukurtam hibridiniam įrenginiui – 35 tonas sveriančiam monstrui, išlaikiusiam šį rekordą nuo 1999 metų.
„Tas faktas, kad ritės sluoksniai nėra izoliuoti, reiškia, kad jie gali lengvai ir efektyviai perduoti srovę tarp savęs, kad ji galėtų apeiti bet kokias savo kelyje sutinkamas kliūtis“, — paaiškina tyrimo bendraautorius David Larbalestier.
Kam reikalingi superlaidūs magnetai?
Be superlaidžių magnetų negalėtų veikti daugybė įrenginių, nuo MRT aparatų iki greitaeigių transporto sistemų ir termobranduolinių reaktorių. Tikimasi, kad superlaidūs magnetai gali tapti įvairių mokslo sričių postūmiu.
