Nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej – mistyfikacja czy rewolucja w elektronice i tani prąd?

Produkcja i przesyłanie prądu związana jest z utratą ogromnych ilości ciepła, uwalnianych w trakcie, gdy energia elektryczna przepływa po drutach w przewodach. Naukowcy od lat starają się opracować technologię specjalnych nadprzewodników, które pozwalają transportować prąd bez straty energii cieplnej. Czym jest nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej? Dlaczego jego praca mogłaby być tak ważna dla taniego prądu i nowoczesnej elektroniki?

Jeszcze kilka tygodni temu wydawało się, że jesteśmy blisko rewolucji w elektronice. Dziś wiemy, że nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej jest jednak nadal wyłącznie hipotezą naukową. Co warto wiedzieć na ten temat?

Nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej – wprowadzenie

Czym są nadprzewodniki? To specjalny rodzaj materiału, który charakteryzuje się zerowym oporem i wypychaniem pola magnetycznego. Opór odpowiada za produkcję ciepła, a więc nadprzewodniki go nie wytwarzają. Naukowcy stworzyli już nadprzewodniki, które jednak działają wyłącznie w bardzo niskiej temperaturze. Nie da się ich wykorzystać w temperaturze pokojowej, w pracy standardowej elektroniki czy elektryki, pracującej w użytkowych warunkach.

Rewolucją miało być odkrycie trzech naukowców z Korei Południowej. Stworzyli oni nadprzewodnik, który miał działać zarówno w warunkach pokojowych i warunkach laboratoryjnych. Nazwano go roboczą nazwą LK-99. Początkowy entuzjazm opadł po dodatkowych badaniach.

Eksperci z Uniwersytetu Technologicznego Huazhong w Wuhan w środkowych Chinach udowodnili, że nadprzewodnik LK-99 nie jest w stanie pracować jednak w warunkach zbliżonych do temperatury pokojowej, a materiał składający się z jonów ołowiu i między zmienia się w klasyczny magnes.

To sprawiło, że wynalezienie nadprzewodnika nadal jest wyłącznie sferą teorii oraz badań naukowych. Szkoda, bo mogłaby to być ogromna rewolucja. Z jakiego powodu?

Czytaj także: Czy zawód prywatny detektyw jest nadal atrakcyjny?

Dlaczego wynalezienie nadprzewodników działających w temperaturze pokojowej mogłoby być tak istotne?

Aktualnie nadprzewodniki można stosować, ale trzeba chłodzić je ciekłym helem do temperatury nawet – 270 stopni Celsjusza. Proces ten można uzyskać stosunkowo niedrogo w warunkach laboratoryjnych, ale na przemysłową skalę jest to mechanizm zdecydowanie zbyt drogi.

Obniżenie utraty ciepła miałoby diametralne znaczenie przede wszystkim dla kosztu przesyłania energii, którym bardzo obciążone są sieci – również w naszym kraju. Brak emisji ciepła sprawiłby, że odbiorcy mogliby liczyć na dużo tańszą energię niż teraz. Koszt jej przesyłania byłby bowiem o wiele niższy.

Co więcej, przesyłany prąd nie traciłby właściwości tak bardzo swoich właściwości, jak dzisiaj. Droga od wytworzenia do dostawcy sprawia, że energia elektryczna ostatecznie nie ma tak dużej mocy jak na początku. W przypadku przewodów wykonanych z nadprzewodników prąd przez cały czas miałby jednolitą moc. Specjaliści podają, że tradycyjny, obowiązujący system przesyłania energii elektrycznej oznacza straty o około 30-40 procent.

Odkrycie zrewolucjonizowałoby świat i z tego względu naukowcy od początku ostrożnie podchodzili do koreańskiego badania. Musieli dokładnie sprawdzić w jaki sposób funkcjonują opisane materiały.

Czy nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej byłby rewolucją w elektronice?

Wspomnijmy, że nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej miałby ogromny wpływ na rozwój elektroniki na świecie. W jaki sposób? Urządzenie elektroniczne emituje duże pokłady ciepła, co widać chociażby po smartfonach, komputerach (stacjonarnych i przenośnych), monitorach i telewizorach urządzeniach użytkowych (w tym np. dyktafonach) oraz wielu innych sprzętach, które codziennie stanowią podstawę naszego funkcjonowania.

Ciepło sprawia, że urządzenia te zużywają o wiele więcej energii, są bardziej podatne na uszkodzenia i nie są w stanie działać tak wydajnie, jakby mogły. Oczywiście, producenci starają się jak najszybciej wyeliminować nadmiar ciepła z obudowy urządzenia, ale nie jest to wystarczająco efektywny proces. Najlepszym przykładem będą tu ładowarki, które generują ogromną ilość ciepła (co niekiedy jest niebezpieczne dla ich użytkowników).

Zainstalowanie nadprzewodników mocno wpłynęłoby na rozwój elektroniki. Smartfony czy komputery byłyby dużo bardziej wydajne. Ich działanie nie byłoby ograniczone przez uboczną produkcję ciepła. Nadprzewodniki stosowane przy tworzeniu układów scalonych zmniejszyłyby też zużycie energii niezbędnej do pracy sprzętu. To maksymalnie wydłużyłoby pracę baterii na jednym ładowaniu.

Dodajmy także, że nadprzewodnik sprawiłby, że wyeliminowano by konieczność zastosowania wydajnych systemów chłodzenia – od wiatraków po chłodzenie wodne. To zmniejszenie elementów elektronicznych do niewyobrażalnych aktualnie rozmiarów.

Podkreślmy też znaczenie takich nadprzewodników dla nowoczesnej motoryzacji. Mniej ciepła, to mniejsza utrata energii w pojazdach elektrycznych. Ich zasięg najpewniej przebiłby spalinowe pojazdy. Auta tego rodzaju byłyby też dużo lżejsze.

Tani prąd, ekologia, a nadprzewodnik – co warto o tym wiedzieć?

Dodajmy także, że na odkrycie nadprzewodników czeka przemysł ciężki, transport (w tym szczególnie koleje), produkcja sprzętów elektrycznych oraz organizacje ekologiczne. Możliwość produkcji i transportowania prądu bez konieczności emisji ciepła zmniejszyłoby – jak pokazują badania – postępowanie ocieplenia klimatu o dobre kilka procent.

Materiał przewodzący ciepło bez emisji ciepła nie tylko przełożyłby się na rozwój technologii i przemysłu, ale również pozytywnie wpłynąłby na nasz klimat. To z tego względu wiele organizacji i firm z tak wielką nadzieją czekały na opublikowanie i potwierdzenie koreańskich badań. Niestety, bezskutecznie.

W jaki sposób nadprzewodniki mogłyby być wykorzystane także w branży technologii szpiegowskich?

Zacznijmy od najbardziej podstawowych kwestii w produkcji urządzeń szpiegowskich, czyli rozmiaru sprzętu i pojemności baterii. Elektroniczne urządzenia takie jak kamery czy dyktafony byłyby jeszcze mniejsze niż aktualnie. Ich bateria byłaby bardziej wytrzymała i zapewniłaby kilka razy lepsze osiągi niż na ten moment. Obniżyłyby się także ceny wyspecjalizowanego sprzętu, gdyż koszt produkcji opartej na nadprzewodniku działającym w temperaturze pokojowej jest dużo niższy niż w standardowych warunkach. Układy scalone byłyby również bardziej wydajne, a dzięki temu możliwości urządzeń na pewno bardzo by się poszerzyły.

Oczywiście, wszystko, co opisaliśmy wyżej brzmi na ten moment jak science-fiction. Wcale nie musi tak jednak być. Podkreślmy, że naukowcy na świecie przychylają się tezie, że nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej rzeczywiście istnieje. Dowodzą tego obliczenia teoretyczne oraz kwestia samego nadprzewodnika różnego rodzaju, działającego w bardzo niskiej temperaturze. Musimy po prostu uzbroić się w cierpliwość i zaczekać, aż ktoś rzeczywiście wskaże materiał zdolny do przewodzenia energii bez utraty ciepła.