Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchbruch beim Stromtransport in Hochtemperatur-Supraleitern

14.09.2000


Durch Optimierung der Korngrenzen in Supraleitungskeramik gelingt Physikern aus Augsburg und Twente eine Versechsfachung der kritischen Stromdichte

Physikern der Universitäten Augsburg und Twente (Niederlande) ist es gelungen, die Stromtragfähigkeit von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) wesentlich zu verbessern. Wie ein Beitrag der Wissenschaftler in der heute erscheinenden Ausgabe von "Nature" ausführlich darlegt, lässt sich durch die von der deutsch-niederländischen Forschergruppe erzielte Optimierung der elektronischen Eigenschaften der Korngrenzen innerhalb von HTS-Kabeln eine Stromdichte erreichen, die unter den Bedingungen einer von technischen und ökonomischen Gesichtspunkten vorgegebenen Atbeitstemperatur den rentablen Einsatz entsprechender Kabel in vielen Anwendungsbereichen ermöglichen wird.

Supraleiter vermögen elektrischen Strom verlustfrei zu transportieren. Die Realisierung entsprechender Kabel schien bereits 1986 in greifbare Nähe gerückt, nachdem J. G. Bednorz und K. A. Müller Supraleitung, verlustfreien Stromtransport also, in Kupferoxiden entdeckt hatten. Im Gegensatz zu den supraleitenden Materialien, die bis dahin bekannt gewesen waren, handelt es sich bei diesen Kupferoxiden um Keramiken, die - daher der Name Hochtemperatur-Supraleiter - noch bei den relativ hohen Temperaturen von bis zu - 138° C supraleitend sind. Und diese Temperaturen lassen sich - im Gegensatz zu den Tiefsttemperaturen, bei denen "normale" Supraleiter verlustfreien Stromtransport ermöglichen - technisch verhältnismäßig leicht durch Kühlung mittels flüssigem Stickstoff erreichen.

Trotz intensiver weltweiter Bemühungen erwies sich bisher die Herstellung wettbewerbsfähiger supraleitender Drähte aus Hochtemperatur-Supraleitern dennoch als außerordentlich schwierig. Der Hauptgrund hierfür wurde schon früh erkannt: Die keramischen Drähte bestehen herstellungsbedingt aus einzelnen mikroskopisch kleinen Körnern, die für sich genommen den Strom gut transportieren können. Allerdings muss in einem Kabel der Strom auch von Korn zu Korn fließen. Die Stromtragefähigkeit der Berührungsflächen der Körner - der Korngrenzen also - ist jedoch um ein Vielfaches geringer als die der Körner selbst. Um diese sogenannte kritische Stromdichte zu erhöhen, wurde bisher mit kostspieligen Prozessen versucht, die Körner parallel zueinander auszurichten, da sich hiermit die Eigenschaften der Korngrenzen verbessern lassen.

Mit einem völlig neuartigen Ansatz ist jetzt einer internationalen Arbeitsgruppe am Institut für Physik der Universität Augsburg ein Durchbruch auf diesem Arbeitsgebiet gelungen. In der jüngsten Ausgabe von "Nature" (Vol. 407, S. 162-164, 14. September 2000) zeigen G. Hammerl und Kollegen, dass sich die Korngrenzen entscheidend verbessern lassen, wenn ihre elektronische Struktur, ähnlich wie dies aus der Halbleitertechnik bekannt ist, gezielt mit Dotierstoffen (z. B. mit Kalzium) optimiert wird. Besonders hilfreich ist hierbei die Verwendung geschichteter Supraleiter, die abwechselnd aus dotierten und undotierten Lagen bestehen. Unter Verwendung solcher Vielfachschichten konnte die kritische Stromdichte der Korngrenzen bei - 196° C, der gewünschten Arbeitstemperatur der supraleitenden Drähte, auf mehrere hunderttausend Ampere pro Quadratzentimeter versechsfacht werden. Da dieser Prozess sowohl preisgünstig als auch kompatibel mit den bisher entwickelten Verfahren zur Drahtherstellung ist, lässt sich ein großes Anwendungspotential dieser Technik erwarten.

Für Rückfragen und weitere Auskünfte:

Prof. Dr. Jochen Mannhart
Lehrstuhl für Experimentalphysik VI/EKM


Institut für Physik der Universität Augsburg
86135 Augsburg
Telefon 0821/598-3650, Fax 0821/598-3652

e-mail: jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Klaus P. Prem |

Weitere Berichte zu: Hochtemperatur-Supraleiter Stromdichte Stromtransport

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

nachricht In einem Quantenrennen ist jeder Gewinner und Verlierer zugleich
27.03.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE