La plupart des matériaux utilisés sont des isolants, comme le plastique, ou des conducteurs, comme un pot en aluminium ou un câble en cuivre. Les isolateurs montrent une très grande résistance à l'électricité. Les conducteurs comme le cuivre montrent une certaine résistance. Une autre classe de matériaux ne montre aucune résistance lorsqu'il est refroidi à des températures très basses, plus froid que le congélateur le plus frais. Appelés supraconducteurs, ils ont été découverts en 1911. Aujourd'hui, ils révolutionnent le réseau électrique, la technologie du téléphone cellulaire et le diagnostic médical. Les scientifiques travaillent pour les faire fonctionner à température ambiante.
Avantage 1: Transformer la grille d'électricité
Le réseau électrique figure parmi les plus grandes réalisations techniques du 20ème siècle. La demande est cependant sur le point de l'accabler. Par exemple, la panne d'électricité survenue en Amérique du Nord en 2003, qui a duré environ quatre jours, a touché plus de 50 millions de personnes et causé des pertes économiques d'environ 6 milliards de dollars. La technologie supraconductrice fournit des fils et des câbles sans perte et améliore la fiabilité et l'efficacité du réseau électrique. Des plans sont en cours pour remplacer d'ici 2030 le réseau électrique actuel par un réseau électrique supraconducteur. Un système d'énergie supraconducteur occupe moins de biens immobiliers et est enterré dans le sol, ce qui est très différent des lignes de réseau actuelles.
Avantage 2: Amélioration des télécommunications à large bande
Technologie de télécommunications à large bande, fonctionne le mieux à des fréquences gigahertz, est très utile pour améliorer l'efficacité et la fiabilité des téléphones cellulaires. De telles fréquences sont très difficiles à obtenir avec des circuits à base de semi-conducteurs. Cependant, ils ont été facilement réalisés par le récepteur à base de supraconducteurs de Hypres, en utilisant une technologie appelée récepteur à circuit intégré à débit unique rapide ou RSFQ. Il fonctionne à l'aide d'un cryoréfrigérateur à 4 kelvins. Cette technologie apparaît dans de nombreuses tours d'émetteurs de récepteurs de téléphones portables.
Avantage 3: Aide au diagnostic médical
L'une des premières applications à grande échelle de la supraconductivité est le diagnostic médical. L'imagerie par résonance magnétique, ou IRM, utilise de puissants aimants supraconducteurs pour produire des champs magnétiques importants et uniformes à l'intérieur du corps du patient. Scanners IRM, qui contiennent un système de réfrigération à l'hélium liquide, ramasser comment ces champs magnétiques sont réfléchis par des organes dans le corps. La machine produit finalement une image. Les appareils IRM sont supérieurs à la technologie des rayons X pour produire un diagnostic. Paul Leuterbur et Sir Peter Mansfield ont reçu le prix Nobel 2003 en physiologie ou en médecine, "pour leurs découvertes concernant l'imagerie par résonance magnétique", soulignant l'importance de l'IRM, et par conséquent des supraconducteurs, dans la médecine.
Inconvénients des supraconducteurs
Matériaux supraconducteurs supraconducteurs uniquement lorsqu'ils sont conservés en dessous d'une température donnée appelée température de transition. Pour les supraconducteurs pratiques actuellement connus, la température est très inférieure à 77 Kelvin, la température de l'azote liquide. Les garder au-dessous de cette température implique beaucoup de technologie cryogénique coûteuse. Ainsi, les supraconducteurs n'apparaissent toujours pas dans la plupart des appareils électroniques de tous les jours. Les scientifiques travaillent à la conception de supraconducteurs pouvant fonctionner à température ambiante.
