La plupart des matériaux que les gens utilisent sont des isolants, comme le plastique, ou des conducteurs, comme un pot en aluminium ou un câble en cuivre. Les isolateurs présentent une très haute résistance à l'électricité. Les conducteurs comme le cuivre présentent une certaine résistance. Une autre classe de matériaux ne présente aucune résistance lorsqu'ils sont refroidis à des températures très basses, plus froides que le congélateur le plus frais. Appelés supraconducteurs, ils ont été découverts en 1911. Aujourd'hui, ils révolutionnent le réseau électrique, la technologie des téléphones portables et le diagnostic médical. Les scientifiques s'efforcent de les faire fonctionner à température ambiante.
Avantage 1: Transformation du réseau électrique
Le réseau électrique est l'une des plus grandes réalisations d'ingénierie du 20e siècle. Cependant, la demande est sur le point de la submerger. Par exemple, le black-out nord-américain de 2003, qui a duré environ quatre jours, a touché plus de 50 millions de personnes et causé environ 6 milliards de dollars de pertes économiques. 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'alimentation supraconducteur occupe moins de terrain et est enterré dans le sol, bien différent des lignes de réseau actuelles.
Avantage 2: Amélioration des télécommunications à large bande
La technologie des télécommunications à large bande, qui fonctionne mieux à fréquences gigahertz, est très utile pour améliorer l'efficacité et la fiabilité des téléphones portables. De telles fréquences sont très difficiles à obtenir avec des circuits à base de semi-conducteurs. Cependant, ils ont été facilement atteints par le récepteur supraconducteur d'Hypres, en utilisant une technologie appelée récepteur à circuit intégré rapide à flux unique quantique, ou RSFQ. Il fonctionne à l'aide d'un refroidisseur cryogénique de 4 kelvins. Cette technologie apparaît dans de nombreuses tours d'émetteur de récepteur de téléphone portable.
Avantage 3: Aider le 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 larges et uniformes à l'intérieur du corps du patient. Les scanners IRM, qui contiennent un système de réfrigération à l'hélium liquide, détectent comment ces champs magnétiques sont réfléchis par les organes du corps. La machine produit finalement une image. Les appareils d'IRM sont supérieurs à la technologie des rayons X pour produire un diagnostic. Paul Leuterbur et Sir Peter Mansfield ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine 2003, "pour leurs découvertes concernant l'imagerie par résonance magnétique", qui sous-tendent l'importance de l'IRM et, par implication des supraconducteurs, pour la médecine.
Inconvénients des supraconducteurs
Les matériaux supraconducteurs ne supraconducteurs que lorsqu'ils sont maintenus en dessous d'une température donnée appelée température de transition. Pour les supraconducteurs pratiques actuellement connus, la température est bien inférieure à 77 Kelvin, la température de l'azote liquide. Les maintenir en 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.
