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Technology Review

Fortschritte bei Hochtemperatur-Supraleitern

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Seit ihrer Entdeckung vor einem Vierteljahrhundert setzt die Forschung große Hoffnungen in Hochtemperatur-Supraleiter (HTS). Abgesehen von messtechnischen Anwendungen zeigen sich die Materialien bis heute jedoch recht widerspenstig. Forscher der US-Standardisierungsbehörde NIST haben nun ein Verfahren gefunden, aus HTS extrem dünne Stromkabel zu fertigen, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Obwohl ihr Durchmesser zehnmal geringer ist als der von bereits existierenden Supraleiter-Kabeln, können die Demonstrationsobjekte die gleiche Strommenge weiterleiten.

Solche HTS-Kabel könnten eine äußerst kompakte Alternative zu Kupferkabeln werden, die bis zu 95 Prozent Gewicht einspare, hofft Projektleiter Danko van der Laan. Supraleitende Magnete wiederum, die aus ihnen gefertigt werden, könnten viel höhere magnetische Feldstärken erreichen als mit heutigen technischen Mitteln möglich – was nicht nur für hochenergetische physikalische Experimente interessant wäre, sondern auch für die Medizin.

Supraleiter haben die ungewöhnliche Eigenschaft, Strom bei geeigneten Temperaturen nahezu verlustfrei zu leiten. Während die für metallische Supraleiter zwischen 0,01 und 23 Kelvin liegen, also in einer Region nahe dem absoluten Nullpunkt, zeigen einige keramische Materialien den Effekt bei vergleichsweise „hohen“ Temperaturen von bis zu 138 Kelvin (-135,5 Grad Celsius). Ab 70 Kelvin lässt sich das Material mit flüssigem Stickstoff oder gasförmigem Helium kühlen, was den Kühlaufwand deutlich reduziert.

Eines der neuen Kabel der NIST-Gruppe von van der Laan bringt es nun, auf 76 Kelvin gekühlt, bei einem Durchmesser von nur 7,5 Millimetern auf eine Stromstärke von 2800 Ampere. Der Vorteil ist, dass dank der geringen Dicke nun erstmals Supraleiter-Kabelwicklungen von nur 12,5 Zentimetern Durchmesser möglich werden. Das NIST-Kabel enthält einen Kupferkern, der von einer Nylon-Isolierung umgeben ist. Darum wickeln die Forscher dann Bänder aus dem HTS Gadolinium-Barium-Kupfer, die abwechselnd links- und rechtsherum ausgerichtet sind.

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(bsc)