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Supercables: nanotecnología en la industria de la energía eléctrica
Especialistas del Instituto de Investigación de Materiales Inorgánicos de toda Rusia que lleva el nombre del académico A.A. Bochvara desarrolló la tecnología para crear los últimos súper cables. La esencia de la tecnología es el ensamblaje secuencial de palanquillas compuestas bimetálicas con su posterior deformación. Esto hace posible incorporar fibras de niobio de cinta con un grosor de solo 6-10 nm en la matriz de un alambre de cobre ordinario.
El resultado es un alambre compuesto con una sección transversal de 2 por 3 mm, en el que están presentes hasta 400 millones de estas fibras de niobio más finas. El cable resultante se caracteriza por una resistencia mecánica anormalmente alta, significativamente más de 500 MPa, y una conductividad eléctrica del 65-85% de la conductividad del cobre puro, que se logra por una pequeña distancia entre las fibras, comparable con la longitud promedio del camino de los electrones en la matriz de cobre.
Los súper cables son cables con una resistencia a la tracción superior a 400-450 MPa, cuya conductividad eléctrica es del 40 al 80% del valor de este valor del cobre puro correspondiente. En el verano de 2012, junto con RUSNANO, se lanzó la planta de Nanoelectro en Rusia, como parte de su actividad industrial, comenzó la producción de tales cables nanoestructurados de ultra alta resistencia con un volumen planificado de hasta 50 toneladas por año.
El presupuesto del proyecto ascendió a 1.02 mil millones de rublos. Varias compañías extranjeras, incluidas las empresas de construcción naval, tienen su propio interés en adquirir súper cables fabricados en Rusia, ya que los nuevos productos superan significativamente sus análogos existentes en el mercado.
Hoy en día, los científicos necesitan supercables principalmente para crear electroimanes súper potentes. Los socios del proyecto son: CERN, Instituto Kurchatov, Laboratorio Nacional de Campos Altos Magnéticos, Los Alamos, EE. UU., Centro de Investigación Rossendorf, Dresde, Alemania, Ferrocarriles Rusos, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.
En marzo de 2012, fue en el laboratorio de Los Alamos donde se estableció un récord mundial, donde un electroimán basado en súper cables rusos mostró una inducción de 100 Tesla, que es 2 millones de veces mayor que el campo magnético de la Tierra. Además, las industrias como la robótica, la microelectrónica, la construcción naval, la fabricación de aviones y otras industrias importantes de alta tecnología están interesadas en utilizar cables súper.
Si compara el nuevo material compuesto con cobre, bronce, latón, las ventajas serán evidentes. El cobre puro tiene una conductividad eléctrica excepcional (inferior a la plata), pero al mismo tiempo, la resistencia a la tracción del cobre es de solo 220-270 MPa.
La conductividad del bronce es solo el 17% de la conductividad del cobre puro, pero la resistencia a la tracción de 400-970 MPa. El latón tiene una resistencia a la tracción de 380-880 MPa, pero su conductividad eléctrica es 2 veces menor que la conductividad eléctrica del cobre.
En cuanto al nuevo material de los superconductores, la resistencia a la tracción aquí alcanza 1200 MPa, y la conductividad eléctrica es solo ligeramente inferior a la conductividad eléctrica del cobre.
Por lo tanto, los superconductores con altas características mecánicas son simplemente indispensables para imanes de impulso de alto campo e inductores de magneto-impulso, para tecnología de aviación y espacio, para la industria naval y de defensa, así como cables de contacto para trenes de alta velocidad.
La fuerza de los cables también es importante simplemente en nuestras condiciones climáticas, donde la nieve húmeda y el viento con frecuencia provocan roturas en la línea eléctrica, que están plagadas de apagones en los asentamientos y trabajos de reparación prolongados. Con el tiempo, los cables nanoestructurados seguramente ayudarán a resolver este problema.
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