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 Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung
21.02.2017 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Sternenmusik aus fernen Galaxien
21.02.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten

Wie Proteine zueinander finden

21.02.2017 | Biowissenschaften Chemie