Сверхпроводники – материалы с нулевым сопротивлением электрическому току – используют, как правило, для создания проводов и кабелей. Как объяснили ученые НИЯУ МИФИ, они обладают еще одним исключительным свойством, применяемым значительно реже, – диамагнетизмом, то есть способностью выталкивать магнитное поле из своего объема.
Говоря проще, магнит, помещенный над поверхностью сверхпроводника, не сможет упасть, оставшись парить на некоторой высоте. Исследовав магнитные характеристики так называемых ВТСП-лент – новых композитов на основе высокотемпературных сверхпроводников – группа ученых Института лазерных и пламенных технологий НИЯУ МИФИ разработала на их основе принципиально новый тип бесконтактных подшипников.
«Эффект Мейсснера-Оксенфельда, то есть диамагнетизм сверхпроводников, позволяет конструировать различную технику, использующую устойчивую магнитную левитацию. Наши исследования показали, что ленты из высокотемпературных сверхпроводников, собранные в пакеты-стопки, могут быть использованы не только в качестве токонесущих элементов, но и для создания эффективных бесконтактных подшипников гибкой конфигурации», – передает РИА «Новости» слова профессора института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Игоря Руднева.
По словам сотрудников НИЯУ МИФИ, их разработка обеспечивает полностью бесконтактное удержание ротора относительно статора. Применение такого подшипника в двигателях, генераторах и других устройствах с вращающимися валами позволит устранить потери энергии при трении и повысить их энергоэффективность.
Использование ВТСП-лент вместо традиционных массивных сверхпроводников дает не только увеличение критической плотности тока в 100 раз, но также серьезное упрощение конструкции и возможность легко создать подшипник нужной формы, отвечающий характеристикам проектируемой техники, отметили ученые НИЯУ МИФИ.
Явление магнитной левитации, возникающее при взаимодействии сверхпроводника с источником неоднородного поля, по словам ученых, можно использовать, например, для создания транспорта на магнитной подушке, улучшенных двигателей, кинетических накопителей энергии.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда №17-19-01527. На конструкцию магнитного подшипника учеными получен патент. В дальнейшем исследователи НИЯУ МИФИ планируют совершенствовать технические характеристики подшипника, адаптируя его для применения в различных электроэнергетических системах.