Nióbium szupravezetés

Már régen felfedezték, hogy miután a hőmérsékletet az abszolút nulla közelébe csökkentik, egyes anyagok kémiai tulajdonságai hirtelen megváltoznak, és szinte ellenállás nélkül "szupravezetőkké" válnak. Kritikus hőmérsékletnek nevezzük azt a hőmérsékletet, amelyen az anyag elkezdi ezt a furcsa "szupravezető" tulajdonságot. Mondanunk sem kell, hogy a különböző anyagok kritikus hőmérséklete eltérő.
Fontos felismerni, hogy az ultraalacsony hőmérsékletet nem könnyű elérni, és az emberek hatalmas árat fizetnek érte; minél közelebb kerülünk az abszolút nullához, annál nagyobb árat kell fizetnünk. Tehát a szupravezető anyagokra vonatkozó követelményünk természetesen minél magasabb a kritikus hőmérséklet, annál jobb.
Számos szupravezető tulajdonságú elem létezik, és a nióbiumnak van az egyik legmagasabb kritikus hőmérséklete. A nióbiumötvözet pedig, a kritikus hőmérséklet egészen a 18,5-21 fokos abszolút hőmérsékletig, jelenleg a legfontosabb szupravezető anyagok.
Egyszer az emberek csináltak egy ilyen kísérletet: a fém nióbiumgyűrű szupravezető állapotához hideget, átengedik az áramot, majd leválasztják az áramot, majd az egész műszerkészletet bezárták, hogy alacsony hőmérsékletet tartsanak. Két és fél év elteltével az emberek kinyitották a hangszert, és megállapították, hogy a nióbium gyűrű az áramban még mindig folyik, és az áramerősség és az éppen feltöltött szinte pontosan ugyanaz!

Ebből a kísérletből világossá vált, hogy a szupravezető anyagok szinte nem veszítenek áramot. Ha szupravezető kábeleket használnak az erőátvitelhez, az erőátvitel hatékonysága nagymértékben javul, mivel nincs ellenállása, és nem lesz energiaveszteség az áram áthaladásakor.
Valaki olyan nagy sebességű mágneses levitációs vonatot tervezett, amelynek a kerékrészeibe szupravezető mágnesek vannak beépítve, így az egész szerelvény körülbelül tíz centiméteren keresztül lebeghet a pályán. Ily módon nem lesz többé súrlódás a vonat és a vágány között, ami csökkenti a haladással szembeni ellenállást. Egy száz utaskapacitású maglev vonat mindössze száz lóerős meghajtással ötszáz kilométer per órás sebességet is elérhet.
A másfél méter átmérőjű kerék peremére tekert húsz kilométer hosszú nióbium-ón hevederrel a tekercsek erős és stabil mágneses teret képesek létrehozni, amely elég erős ahhoz, hogy felemeljen egy százhúsz súlyt. -két kilogramm, és lebegteti a mágneses térben. Ha ezt a mágneses teret egy termonukleáris fúziós reakcióban használnák fel az erőteljes termonukleáris fúziós reakció ellenőrzésére, akkor nagy mennyiségű, szinte végtelenül olcsó elektromos áramot tudnánk biztosítani.
Az emberek egyenáramú generátort készítettek nióbium-titán szupravezető anyagból. Számos előnye van, például kis mérete, könnyű súlya, alacsony költsége, és százszor több áramot termel egy azonos méretű hagyományos generátorhoz képest.