ตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูง (HTS) ของ การประยุกต์ใช้สภาพนำยวดยิ่ง

ตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงจะแสดงสมบัติความเป็นตัวนำยวดยิ่งที่อุณภูมิสูงกว่าจุดเดือดของไนโตรเจนเหลวซึ่งเป็นสารให้ความเย็นที่ราคาต่ำกว่าที่ใช้ในตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิต่ำ แต่ปัญหาของตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงคือแตกหักได้ง่าย มีค่าใช่จ่ายในการผลิตสูง และไม่สามารถขึ้นรูปเป็นเส้นหรือรูปร่างตามต้องการได้ [4] ดังนั้นสารตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงจึงถูกในไปใช้งานได้ไม่กว้างขวางนัก ดังนี้

  • ลดการสูญเสียความร้อนในตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิต่ำ
  • เป็นตัวกรองคลื่นวิทยุและคลื่นไมโครเวฟ
  • ใช้เป็นสารเพิ่มความเป็นแม่เหล็กในทางวิทยาศาสตร์

ระบบที่มีตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงเป็นส่วนประกอบ

ตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงได้ถูกนำมาใช้เป็นแม่เหล็กทางวิทยาศาสตร์และทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องMRI เครื่องNMR ซึ่งก็ได้ถูกนำมาใช้งานในเชิงพานิชย์ [5]

สิ่งที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงคือ การทนต่อสนามแม่เหล็ก ซึ่งก็สามารถทนได้มากกว่าตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นสารตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูง ณ จุดเดือดของฮีเลียมเหลว ก็จะทนต่อสนามความเข้มสูงได้มากกว่าในตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิต่ำ

คาดว่าในอนาคตอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์ของตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงจะมีแพร่หลายมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น เครื่องให้ความร้อน หม้อแปลงไฟฟ้า แหล่งกักเก็ยพลังงาน มอเตอร์ เครื่องปั่นไฟ เครื่องเร่งปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น(ITER) และอุปกร์ลอยเหนือแม่เหล็ก เป็นต้น

โครงการตัวนำยวดยิ่งฮอลบรู๊ค

โครงการตัวนำยวดยิ่งฮอลบรู๊คเป็นโครงการแรกของโลกที่ออกแบบและผลิตสายไฟจากตัวนำยวดยิ่ง และได้ถูกนำมาใช้งานในปลายเดือนมิถุนายนปี 2008 ในแถบชานเมืองของมลรัฐลองไอแลนด์ โดยสายไฟดังกล่าวผลิตด้วยตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูง ถูกฝังอยู่ใต้ดินลึก 600 เมตร ความยาว 99 ไมล์ ผลิตโดยบริษัท อเมริกัน ซุปเปอร์คอนดัคเตอร์ หล่อเย็นด้วยไนโตรเจนเหลว ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการส่งถ่ายพลังงานผ่านสายไฟ [6]

โครงการเทรส อมิแก๊ส

บริษัท อเมริกัน ซุปเปอร์คอนดัคเตอร์ (American Superconductor)ได้จัดทำโครงการเทรส อมิแก๊สขึ้นเพื่อเป็นศูนย์กลางทางด้านพลังงานทดแทน[7] โดยวางโครงข่ายสายไฟฟ้าจากตัวนำยวดยิ่งเพื่อสร้างสมดุลทางพลังงานจากสถานีไฟฟ้า 3 สถานี ของสหรัฐอเมริกา(สถานีฝั่งตะวันออก สถานีฝั่งตะวันตก และสถานีมลรัฐเท็กซัส)

แมกนีเซียมไดโบไรด์

แมกนีเซียมไดโบไรด์มีต้นทุนที่ต่ำกว่าตัวนำยวดยิ่งประเภท BSCCO หรือ YBCO โดยเปรียบเทียบจากอัตราการส่งผ่านกระแสต่อความยาว(ราคา/กิโลแอมป์xเมตร) และในการผลิตสายไฟจากตัวนำยวดยิ่งชนิดนี้ยังมีต้นทุนที่ต่ำกว่าสายทองแดงอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น แมกนีเซียมไดโบไรด์ ยังแสดงสมบัติความเป็นตัวนำยวดยิ่งที่อุณภูมิสูงกว่าตัวนำยวดยิ่งอุณภูมิต่ำ โดยมีอุณหภูมิวิกฤตที่ 39 เคลวิน อย่างไรก็ตาม แมกนีเซียมไดโบไรด์ ก็ยังไม่สามารถทนต่อสนามแม่เหล็กได้มากนัก ซึ่งในอนาคตยังต้องพัฒนาเพื่อประยุกต์ต่อไป

สมบัติของตัวนำยวดยิ่งแมกนีเซียมไดโบไรด์

  1. เป็นตัวนำยวดยิ่งแบบสองแถบพลังงาน แถบพลังงานขนาดเล็กมีขนาด 1.8-3 meV แถบพลังงานขนาดใหญ่มีขนาด 5.8-7 meV
  2. ใช้ทฤษฎี BCS อธิบายได้เพราะช่องว่างพลังงานมีสมมาตรแบบคลื่นเอสเหมือนกับตัวนำยวดยิ่งแบบดั้งเดิม
  3. ความลึกซึมซาบได้และความยาวอาพันธ์มีค่าสูงมากใกล้เคียงกับตัวนำยวดยิ่งแบบดั้งเดิม
  4. มีความเป็นโลหะที่ดีที่อุณหภูมิห้อง
  5. สัมประสิทธิ์ของไอโซโทปมีค่าประมาณ 0.30
  6. สนามแม่เหล็กวิกฤตทั้งสองมีค่าสูง

ใกล้เคียง

การประท้วงในประเทศไทย พ.ศ. 2563–2564 การปรับตัวเป็นสัตว์เลี้ยง การประกวดความงาม การปรับตัว (ชีววิทยา) การประเมินตัวเองหลัก (จิตวิทยา) การประกวดโครงงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์นานาชาติ การปรับอากาศรถยนต์ การประมาณราคา การประกันภัย การปรับตัวของประสาท