Вероятно, самые большие проблемы возникают у исследователей, пытающихся интегрировать сверхпроводимость в небольшие портативные системы. Академик Кембриджского университета и эксперт по сверхпроводимости Джон Даррелл и его команда демонстрируют на этой неделе в Applied Physics Letters от AIP Publishing, что портативная сверхпроводящая магнитная система, которая, по сути, является высокоэффективной заменой обычного постоянного магнита, может достигать 3 баллов. -тесла уровень магнитного поля. Даррелл сказал, что работа его команды в значительной степени возникла на основе новаторских открытий физика из Хьюстонского университета Роя Вайнштейна, который показал, как обычные электромагниты и намагничивание импульсным полем можно использовать для активации сверхпроводящих магнитных полей, которые «захватываются» и поддерживаются как часть сверхпроводящее устройство.
Это позволяет избежать необходимости использования больших дорогих сверхпроводящих магнитов для «активации» таких портативных систем. Ключевым моментом, как отметил Даррелл, является то, что его команда извлекла выгоду из других новых и более дешевых технологий, особенно для охлаждения.
«Например, прогресс в области криогеники позволяет делать интересные вещи и в других областях», – объяснил Дурелл. "Многое предстоит сделать, чтобы это стало возможным.«В то время как большие сверхпроводящие системы промышленного размера действительно генерируют магнитное поле величиной 20 тесла, магнитное поле Даррелла 3 тесла является новым для портативной системы.
Дарреллу и его команде было любопытно, что они могут сделать, когда они посмотрели на работу Вайнштейна всего несколькими годами ранее.
Вайнштейн продемонстрировал, что с помощью обычных внешних электромагнитных импульсов среды можно «захватить» магнитное поле в сверхпроводнике, используя гораздо меньшее внешнее магнитное поле, чем считалось возможным ранее. В исследовании Вайнштейна использовался купрат иттрия-бария, легированный ураном и подвергнутый облучению. Команда Даррелла искала менее дорогой материал и выбрала купрат гадолиния-бария без примеси урана.
По словам Даррелла, Дифан Чжоу, исследователь группы и ведущий автор, выступил с идеей расширить выводы Вайнштейна, и исследование, на выполнение которого ушло всего два года, принесло свои плоды.
«Для нас было сюрпризом, что нам удалось увидеть в не очень современном материале тот же эффект гигантского скачка потока, который продемонстрировал Рой Вайнштейн», – сказал Даррелл. «Ключевым моментом, который сделал это возможным, является то, что мы посмотрели на то, что сделал Рой, чтобы заставить его работать, но для такой портативной системы. Раньше мы использовали обычные сверхпроводящие магниты для зарядки наших тел. Это сделает доступ к этим высоким полям дешевле и практичнее."
Достижения в более дешевом и эффективном охлаждении – криогенной системе – также были ключевыми для исследований Даррелла и его команды. Как для фазы зарядки, так и для фазы поддержания магнитного поля необходимо сохранять сверхпроводящий образец холодным, иначе сверхпроводимость выдаст. Недавно частный сектор разработал дешевые и легкие криогенные системы, а Даррелл использовал систему охлаждения от Sunpower Inc., а U.S. фирма. По словам Даррелла, такая легкость и относительная дешевизна могут сделать переносную сверхпроводимость в различных продуктах реальной возможностью.
Общий эффект объединения этих новых технологических возможностей, как указывал Даррелл, – это «по существу лучший портативный постоянный магнит – магнит с магнитным полем 3 тесла, а не 1 тесла. Очевидный интерес в этом заключается в том, что вы можете использовать это для создания меньшего и более легкого двигателя."
По словам Даррелла, недорогие системы ЯМР и МРТ для больниц также являются хорошей возможностью, поскольку в этих системах часто используются большие сверхпроводящие магниты. Также могут быть задействованы магнитно-направленные системы доставки лекарств для людей и ветеринарии.
Даррелл и его команда планируют дополнительные испытания для увеличения магнитной мощности и общей эффективности. Они получили значительную поддержку от компании Boeing в этом расследовании, и Даррелл считает, что это убедительный пример того, что могут сделать компания и академическая лаборатория, объединившись для фундаментальных исследований.