“ pasado, presente y futuro de los materiales superconductores ”
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“ Pasado, presente y futuro de los “ Pasado, presente y futuro de los materiales superconductores ”materiales superconductores ”
Instituto de Ciencia de Materiales de AragónCSIC- Universidad de Zaragoza
Dr. Agustín Camón
1. ¿ Que es la temperatura ?
Índice
2. ¿ Que es la resistencia eléctrica ?
3. Breve historia de la superconductividad
4. Aplicaciones 5. ¿ Que hacemos en el ICMA ? 6. ¿ Y en el futuro ?
¿ Que es la temperatura ?¿ Que es la temperatura ?
Grados centígrados
Temperatura universo 2.73 K
Kelvin (K)0 273.15 109
0-273.15 109
Bajas temperaturas < 77 K
Temperatura ambiente 300 K
Muy bajas temperaturas < 1 K
“ La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas de la materia ”
- Líquidos criogénicos- Nitrógeno líquido 77 K Barato y sencillo de manejar- Helio líquido 4,2 K Muy caro y difícil de manejar
¿ Como enfriamos ?¿ Como enfriamos ?
Refrigeradores y Criogeneradores
Durante la noche del 12 al 13 de mayo de 2003Durante la noche del 12 al 13 de mayo de 2003este punto fue el mas frío que jamáseste punto fue el mas frío que jamása existido en España. a existido en España. 12 12 mKmK (Record nacional de bajas temperaturas)(Record nacional de bajas temperaturas)
¿ Porqué enfriamos ?¿ Porqué enfriamos ?
“ Para poder observar fenómenos que ocurren“ Para poder observar fenómenos que ocurrena escalas de energías muy pequeñas ”a escalas de energías muy pequeñas ”
UN EJEMPLO: El descubrimiento de la Superconductividad
¿ Que es la resistencia eléctrica ?¿ Que es la resistencia eléctrica ?
e
CALOR10-3 1Ω 1010
Conductor semiconductor aislante
¿ Superconductor?
Kamerlingh Onnes
1911
Leiden (Holanda)
¿ Que pasa con la R de los metales cercadel cero absoluto?
10 de julio de
1907Helio líquido
4,2 K
Johannes Diderik van der Waals
1913: Recibe el premio Nobel por sus trabajos a baja temperatura.
Propiedades de los SuperconductoresPropiedades de los Superconductores
Resistencia eléctrica nula
Expulsan el campo magnético de su interior
Efecto Meissner
( 1933 )
LEVITACIÓN
Un poco de teoríaUn poco de teoría
¿ Por qué? Nace una teoría (1957)
B.C.S.
Tc α ABCNo hay progresos. 1978 23K
Pesimismo
Pares de
Cooper
Premio Nobel 1972
Una esperanzaUna esperanzaENERO1986IBM
Müller y Bednorz( Premio Nobel 1987 )
¡ 28 K!
Una esperanzaUna esperanza
Dudas Confirmación
198639 K
45 K
50 K
Febrero 1987 en Houston Ching-Wu Chu
93 K¡ Nitrógeno Líquido!
Los nuevos materialesLos nuevos materiales
HTcTc > 20K
Compuestos cerámicos ( Perovskitas )
YBaCuO 92 KBiSrCaCuO 110KTlCaBaCuO 128KHgCaCuO 160K
La teoría B.C.S. No sirve¿Existen los superconductores a T ambiente?
¡Sorpresa!¡Sorpresa!
MgB2
Marzo de 2001
Boruro de Magnesio
39 K
¿B.C.S.?
AplicacionesAplicaciones
Hilos superconductoresTransporte de corrienteBobinas superconductorasMotores, generadores y transformadores
12 T9 T
1 MJ
25 KJ
Motores superconductores para barcosMotores superconductores para barcos
AplicacionesAplicaciones
Hilos superconductoresTransporte de corrienteBobinas superconductorasMotores, generadores y transformadores
Dispositivos electrónicosVoltio patrónDetectores
Sensores SQUIDSensores SQUIDSuperconducting QUantum Interference Device
- Geomagnetismo- Biomagnetismo
- Puede detectar campos magnéticos mil millones de veces más pequeños que el campo magnético terrestre (10-15 T). Se puede medir también intensidad, voltaje o resistencia eléctrica.
Sensores SQUIDSensores SQUIDSuperconducting QUantum Interference Device
- Geomagnetismo- Biomagnetismo
- Campo magnético creado por una neurona 2 x 10-18 T
Magnetocardiogramas
Magnetoencefalogramas
TESTES
AplicacionesAplicaciones
Hilos superconductoresTransporte de corrienteBobinas superconductorasMotores, generadores y transformadores
Dispositivos electrónicosVoltio patrónDetectores
Efecto MeissnerLevitaciónApantallamiento de campos magnéticos
Levitación MagnéticaLevitación Magnética
¿ Que hacemos en el ICMA ?FABRICAMOS MATERIALES PARA APLICACIONES
ELÉCTRICAS DE POTENCIA
¿QUÉ HACEMOS EN EL ICMA?Fabricación de cables y cintas con técnicas de polvo en tubo
Único grupo en España que aplica estas técnicas
Bi-2223
MgB2
¿QUÉ HACEMOS EN EL ICMA?
Texturado de materiales con técnicas de fusión zonal
2000 µm
Barras Recubrimientos
¿QUÉ HACEMOS EN EL ICMA?
Mecanizado con técnicas de ablación láser
1 cm
1 mm
α = 90º
¿ Que hacemos en el ICMA ?FABRICAMOS MATERIALES PARA APLICACIONES
ELÉCTRICAS DE POTENCIA
CARACTERIZACIÓN
1
10
100
40 60 80 100 120 140 160
S0S1S2S4
κ eff (W
/m.K
)
T(K)
Prop. Térmicas
Prop.Magnéticas
SEM
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100
E(m
icro
V/cm
)
I(A)
Prop. Eléctricas
Prop. Mecánicas
¿ Que hacemos en el ICMA ?FABRICAMOS MATERIALES PARA APLICACIONES
ELÉCTRICAS DE POTENCIA
CARACTERIZACIÓN
DESARROLLAMOS APLICACIONES
12 T9 T
1 MJ
25 KJ
Barras de alimentación de 600 A
Voltio Patrón
Telescopio Telescopio XeusXeusPunto Lagrange 2
(1.5millones de Km)
Telescopio Telescopio XeusXeus
¿ Y en el futuro ?
Dr. Agustín Camón
PerspectivasPerspectivas
Sistemas sin líquidos criogénicosSistemas sin líquidos criogénicos
Aplicaciones futuristasAplicaciones futuristas
¿ Superconductividad a temperatura ambiente ?¿ Superconductividad a temperatura ambiente ?
?
Instituto de Ciencia de Materiales de AragónCSIC- Universidad de Zaragoza
¿ Alguna pregunta ?¿ Alguna pregunta ?