En el mundo de la electricidad hay muchos términos y conceptos que debes conocer para que puedas entender cómo funciona. Por ejemplo, los materiales superconductores eléctricos son uno de los elementos que resultan esenciales para la instalación de conexiones eléctricas en cualquier establecimiento.
¿Sabes cuáles son los materiales superconductores eléctricos? Si no es así, en este artículo te estaremos explicando cada uno de ellos, para que puedas identificarlos fácilmente y sepas cuál es la función que cumplen en un circuito eléctrico.
¿Qué son los materiales superconductores eléctricos?
Los materiales superconductores eléctricos son todos aquellos materiales que poseen como propiedad la superconductividad. Se trata de un fenómeno generado por la capacidad que poseen algunos tipos de materiales para conducir corriente eléctrica sin presentar resistencia ni pérdida de energía.
Este fenómeno ocurre en los momentos en que el material es sometido a ciertas condiciones que lo convierten en superconductor, como por ejemplo cuando se expone a temperaturas altas o bajas, así como a una alta presión.
¿Cuál es el origen de la superconductividad?
La superconductividad fue descubierta por el físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes el 8 de abril de 1911, en la ciudad de Leiden en Holanda. Esto como resultado del experimento que realizó con mercurio elemental a 4 grados Kelvin, lo que es equivalente a -269.1 grados Celsius.
Desde entonces, se ha hecho que algunas sustancias y materiales específicos actúen como superconductores a temperaturas más altas, ya que el hecho de que un material puede llegar a la superconductividad a temperatura ambiente, a pesar de que sería lo ideal, sigue siendo difícil de alcanzar.
¿Para qué se usan los materiales superconductores eléctricos?
Los materiales superconductores eléctricos se han empleado o propuesto para su uso en una enorme variedad de aplicaciones. Los ejemplos incluyen trenes de levitación magnética de alta velocidad, equipos de imágenes por resonancia magnética, chips de computadora de ultra alta velocidad, chips de memoria digital de alta capacidad, entre otros.
Materiales superconductores 1
Además, también se ha utilizado en sistemas alternativos de almacenamiento de energía, filtros de radiofrecuencia, amplificadores de frecuencia, detectores sensibles de luz visible e infrarrojos, antenas transmisoras inalámbricas miniaturizadas, sistemas para detectar submarinos y minas submarinas y giroscopios para satélites en órbita terrestre.
Por otro lado, en la unión de Josephson y el dispositivo de interferencia cuántica superconductora también se utilizan materiales superconductores eléctricos.
¿Cuáles son los tipos de superconductores?
Un tema que debes tomar en cuenta al momento de identificar a los materiales superconductores eléctricos es que de estos existen 2 tipos diferentes que permiten trabajar con mayor o menor apantallamiento.
Los principales tipos de materiales superconductores son los siguientes:
- Superconductores de tipo I: Son todos aquellos que excluyen totalmente todos los campos magnéticos aplicados. La mayoría de los superconductores elementales son de Tipo I. En este caso el campo crítico mínimo hace que apantallamiento sea imposible.
- Superconductores de tipo II: Por otro lado, estos son los que excluyen totalmente los campos magnéticos aplicados bajos, pero solo excluyen parcialmente los campos magnéticos aplicados altos; su diamagnetismo no es perfecto sino mezclado en presencia de campos altos. El niobio es un ejemplo de superconductor elemental de Tipo II. Estos permiten un mayor apantallamiento y son ideales para su uso es ideal para la electrónica y tecnología.
Estos son los principales tipos de materiales superconductores eléctricos que puedes conseguir en el mercado, y que te pueden servir para ser utilizados en todo tipo de conexiones eléctricas, ya sea en una estructura, un edificio, o incluso en un dispositivo tecnológico.
¿Cuáles son los materiales superconductores eléctricos?
Ahora que conocemos cuáles son los tipos de superconductores que puedes conseguir en el mercado, pasemos a explicarte cuáles son los principales materiales que pueden considerarse superconductores.
Estos materiales son los siguientes:
- Carbono: Este tipo de material, al convertirse en superconductor, empieza a formas diferentes estructuras orgánicas como nanotubos o fulerenos. Sin embargo, materiales como el diamante o el granito, a pesar de que son estructuras orgánicas del carbón, no son superconductores.
- Elementos puros: Los elementos puros suelen estar clasificados en el tipo de materiales superconductores I, los cuales pueden ser el Tecnecio, el vanadio o el niobio.
- Aleaciones: Son sustancias conformadas por la fusión de dos o más metales. Dentro de este grupo, algunos superconductores son las aleaciones de Niobio-Titanio, Uranio-Rodio-Germanio, y Oro-Indio.
- Aluminio y estaño: Obtienen la superconductividad a temperaturas críticas, por lo que son muy utilizados en la industria.
- Estroncio y Bario: Estos dos elementos surgen del grupo alcalinotérreos y se convierten en superconductores bajo ciertas condiciones térmicas.
- Azufre y Selenio: Son dos sustancias orgánicas que, al sufrir altas presiones, presentan comportamiento de material superconductor.
- Oxígeno: Es un gas que, debido a su gran electronegatividad (tendencia a la atracción de electrones de otros átomos hacia él), es un gran superconductor en condiciones de alta presión.
Cada uno de estos materiales son clasificados como materiales superconductores eléctricos, debido a que permiten la conducción de la electricidad a temperaturas extremas.
¿Cuáles son las características de los materiales superconductores eléctricos?
Los materiales superconductores también se pueden identificar por una serie de características que son típicas de este tipo de elementos. Estas características debes tomarlas en cuenta, en caso de que necesites trabajar con alguno de estos materiales.
Las características de los materiales superconductores eléctricos son las siguientes:
- Buena conductividad. Los materiales electrónicos se caracterizan por tener una muy buena conductividad, en otras palabras, porque facilitan el flujo de los electrones.
- Estructura atómica. Los materiales que componen estos conductores por naturaleza tienen una facilidad para que los electrones puedan moverse de un lado al otro con gran facilidad.
- Núcleos pegados. Esta característica hace que los electrones se muevan con una gran facilidad en los materiales electrónicos porque al tener los núcleos unidos estos se mantienen inmóviles y esto facilita el flujo de la corriente eléctrica.
- Equilibrio electrostático. En los conductores eléctricos, en un extremo se almacena las cargas positivas y el extremo opuesto las negativas. Esto genera campos eléctricos iguales y esto produce que al final el campo eléctrico total sea 0. Los conductores eléctricos igualmente tienen características físicas que los definen y son las siguientes:
- Maleables. Esto es que los conductores eléctricos por naturaleza tienen que ser fáciles de deformar sin romperse y esto ayuda a que se puedan enrollar en los cables de corriente eléctrica.
- Resistentes. La resistividad de los conductores debe ser muy buena, ya que ellos se enfrentan a muchas elevaciones de temperatura.
- Capa aislante. Los conductores al tener un flujo de corriente, por seguridad, deben tener una capa o cobertor aislante para que las personas que trabajan con este tipo de materiales no sufran un accidente o se electrocuten de una manera muy grave.
Cada una de estas características identifican a todos aquellos materiales que pueden llegar a alcanzar la superconductividad, sobre todo en los momentos en los que alcanzan una cierta temperatura.