هادی های ابر رسانا در کابل

ابررسانایی پدیده ای است که در دماهای بسیار پایین برای برخی از مواد رخ می دهد. در حالت ابررسانایی مقاومت الکتریکی ماده صفر می شود و ماده خاصیت دیامغناطیس کامل پیدا می کند، یعنی میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می کند. 70 سال از کشف ابر رسانایی می گذرد ولی تنها در خلال دو دهه گذشته بوده است که ابررساناها از اجسام مرموز مورد استفاده فیزیکدان ها در آزمایش های خود به موادی با اهمیت کاربردی تغییر ماهیت داده اند .

یکی از مهمترین دشواری هایی که در راه بهره گیری از رساناها به ویژه در کابل ها وجود دارد ، گرمازایی و چگونگی پراکندگی گرمای این نوع از هادی ها به محیط پیرامون می باشد .

همواره بیشترین گرما در رسانا بوجود می آید و میزان آن بستگی مستقیمی به مقاومت ویژه ماده رسانا دارد . از آنجا که کاهش مقاومت به کاهش تلفات می انجامد ، در ابر رساناها تلاش می گردد تا بر مقاومت و تلفات چیره شده و آن را به صفر متمایل سازند .

از آنجا که همراه با کاهش دما مقاومت مخصوص فلزات کاهش پیدا می کند در صورت بهره گیری از یک هادی در دمای بسیار پایین مقاومت مخصوص و به طبع آن  مقاومت اهمی تاحد نزدیک شدن به صفر کاهش می یابد . دراین شرایط به چنین رسانایی ، ابررسانا گفته می شود .

ابررساناها در زیر مقادیر بحرانی دما ( دمایی که بالاتر از آن نمی توان با افزایش فشار یا کاهش حجم در ماده تغییر فاز ایجاد کرد ) و میدان آهن ربایی که در پی ایجاد سرمای شدید پدیدار می گردد هیچگونه مقاومت قابل اندازه گیری ندارند .

مناسب ترین موادی که در تولید ابررساناها مورد استفاده قرار می گیرند ، نیوبیوم خالص و نیوبیوم – قلع با دمای بحرانی نزدیک به K 5/9 و K 4/18 می باشد . نیوبیوم فلزی رسانا و خاکستری با عدد اتمی 41 است که ماندگاری طولانی مدت آن در دمای اتاق و معرض هوا منجر به تغییر رنگ این فلز به آبی می گردد . خصوصیات شیمیایی این فلز همانند تانتالیوم می باشد .

از آنجاییکه جریان برق تنها در لایه نازک سطحی هادی جاری می شود لذا نیازی نیست تا تمامی رسانا از این فلز ساخته شود . اگر نیوبیوم یا آلیاژهای آن را به میزان 10 تا 100 میکرومتر بر روی فلز پایه ای همانند مس یا آلومینیوم قرار دهند یک ابررسانا شکل می گیرد .

در حالت کلی این فلزات پایه می بایستی به گونه ای انتخاب گردند که میدان آهن ربایی هادی نتواند از آنها عبور کند و همچنین از پدیدار شدن تلفات وابسته به جریان های سرگردان نیز جلوگیری گردد .