Российские ученые из Казанского федерального университета разработали способ производства гибкого высокотемпературного сверхпроводника на основе диборида магния. Задача новых разработок в этой области — повысить энергосбережение и удешевить технологии производства.

Сверхпроводящий кабель

Ученые Казанского федерального университета (КФУ) разработали технологию создания гибкого высокотемпературного сверхпроводника на основе диборида магния, пишет ТАСС со ссылкой на пресс-службу Минобрнауки России.

На гибкую подложку из никелевого сплава наносится буферный слой, поверх него — слой сверхпроводника методом магнетронного напыления, защитный и стабилизирующий слои, пояснил доцент кафедры общей физики, руководителя НИЛ «Квантовые симуляторы» Института физики Руслан Батулин.

Такой сверхпроводник может быть применен для создания различных токоограничивающих устройств, силовых кабелей, моторов, генераторов, накопителей энергии, говорится в сообщении министерства.

Его преимуществом является снижение стоимости и веса: «Одними из ключевых преимуществ сверхпроводника диборида магния являются возможность использования энергоэффективных криокулеров для охлаждения, интегрирование в систему гибридной линии электропередачи на основе передачи сжиженного водорода и высокотемпературного сверхпроводящего кабеля, снижение удельной стоимости и веса по сравнению с технологией изготовления высокотемпературного сверхпроводника на основе REBCO».

Развитие технологий изготовления сверхпроводников

Современные проводники, основанные на меди и медных сплавах, рассеивают около 15% мощности. Металлокерамические сплавы и оптоволокно весьма дороги и требуют больших трудозатрат при производстве длинных кабелей. Кроме того, кабели на основе оптоволокна не должны быть короче определенной длины, в противном случае использование этого материала нерентабельно.

Высокотемпературные сверхпроводники отличаются повышенной хрупкостью, поэтому при создании из этих материалов силовых кабелей приходится наносить их на гибкую основу. Кроме того, многие кабели должны работать в присутствии сильных магнитных полей, например, в трансформаторах или генераторах, а магнитное поле разрушает сверхпроводимость.

«В связи с развитием криогенной техники в мире и достижениями в области технологий изготовления сверхпроводников все острее стоит задача энергосбережения (уход от стратегически ценного ресурса — гелия) и удешевления технологии их производства», — сказал Батулин.

Мировые запасы гелия могут скоро закончиться. Это единственный элемент, который не затвердевает и остается в жидком агрегатном состоянии при сколь угодно низких температурах. Уровень мирового предложения с каждым годом снижается, из-за чего с 2018 г. на рынке наблюдается дефицит, писал Forbes в 2022 г. В России на тот момент действовал только один производитель гелия — Оренбургский гелиевый завод (ОГЗ).