Segue abaixo alguns links que
disponibilizam livros para serem baixados gratuitamente. Os livros estão em inglês
e este blog não possui direitos autorais de nenhum deles. Nos limitamos apenas
a divulgar os links! Para acessá-los, basta clicar nas imagens ou nos títulos.
Segue abaixo uma pequena
lista contendo algumas das mais importantes aplicações práticas dos sistemas
supercondutores. O objetivo desse post é fornecer apenas uma ideia geral sobre
onde são empregados estes materiais. Para uma visão mais profunda, vejas os
links nas laterais desse blog e encontre livros para download gratuito como,
por exemplo, Applications
of High-Tc Superconductivity. Obs.: clicando nos links e nas imagens, a página será direcionada para a fonte das informações. Veja cada link e enriqueça ainda mais seus conhecimentos.
O SQUID
é o equipamento mais sensível para a detecção de campos magnéticos, capaz de
medir intensidades da ordem de 10–15 T. O campo da terra é em torno
de 10–6 T e o do cérebro humano é por volta de 10–13 T. Em
geral, o SQUID é usado para realizar medidas magnéticas de várias espécies de
materiais, sendo por isso frequentemente denominado de magnetômetro SQUID. Sua capacidade de detecção é proporcionada pelas
famosas junções
Josephson.
Esquema
básico de uma junção Josephson
Brian
David Josephson previu que seria possível o tunelamento de pares de Cooper
entre dois supercondutores separados por uma distância menor que 10 Å, na
ausência de uma voltagem externa. A confirmação experimental de sua previsão veio
no ano de 1963 por Anderson
e Rowell. Uma junção Josephson é formada por dois supercondutores fracamente
acoplados através de uma fina película isolante. A película pode ser feita a
partir da oxidação do filme da base ou pela deposição de camadas adicionais de
um metal oxidado, de um semicondutor ou de um metal normal. Quando utilizado
material isolante, a espessura da barreira é de alguns nanômetros. Para uma
barreira feita de material semicondutor ou normal, ela possui espessura de 10 a
100 vezes maior.
No
SQUID, a corrente que entra no dispositivo é dividida em duas componentes que atravessam
as duas JJ na forma de correntes de pares de Cooper. Quando o SQUID é submetido
a um campo magnético, cada corrente varia periodicamente, passando por máximos
consecutivos à medida que o fluxo magnético passa por múltiplos do quantum fundamental, . Dessa maneira, por meio de um
circuito contador, pode-se determinar o número de máximos que a corrente
atravessa e conhecer assim o fluxo magnético final.
Outra aplicação
amplamente divulgada do SQUID é a magnetoencefalografia.
Uma técnica
que permite mapear o campo magnético gerado pela atividade cerebral, através de
sensores que atuam em conjunto com um SQUID.
Para atingir sua temperatura
ideal de condução, o cabo supercondutor é resfriado com nitrogênio
líquido.[Imagem: Nexans]
Apesar de alguns materiais apresentaram altas temperaturas críticas
e elevadas densidades de corrente, um grande desafio está na confecção de fios.
Os cupratos ainda são os campeões da TC, mas por serem materiais cerâmicos,
ainda é impraticável substituir os comuns fios de cobre por supercondutores. Apesar
disso, várias pesquisas estão dando ótimos resultados, como é o caso do maior
cabo supercondutor do mundo. Instalado na Alemanha, unindo duas subestações
na cidade de Ruhr e projetado para suportar uma carga de 40 MW (megawatts), o
cabo será formado por seções concêntricas operando a 10.000 volts. Segundo
engenheiros do Instituto de Tecnologia Karlsruhe, que projetaram o cabo, ele
será o primeiro a incorporar um sistema de proteção contra sobrecargas, com
limitador de corrente. O cabo supercondutor terá 1 km de extensão - para se ter
uma ideia, o recorde mundial de intensidade de corrente elétrica foi batido com
um cabo supercondutor de 30 metros de comprimento. (Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=maior-cabo-supercondutor-mundo)
Sistema de cabos supercondutores instalados em Nova York
Esta técnica se baseia em gerar um campo magnético e orientar
o spin dos núcleos (ou magnetização dos núcleos), após isto são gerados pulsos
magnéticos que irão perturbar a magnetização dos spins e é medido o tempo que o
spin demora para voltar à magnetização inicial. A intensidade do campo
magnético necessária para orientar o núcleo dos átomos é obtida com o uso de
supercondutores. No interior do equipamento, materiais supercondutores imersos
em hélio líquido permitem gerar campos magnéticos altíssimos pela passagem de
corrente elétrica.
O Grande Colisor
de Hádrons (LHC) do CentroEuropeu de Pesquisas Nucleares (CERN) é o maior acelerador de partículas do
mundo. O LHC consiste de um anel de 27 km de magnetos supercondutores com uma
série de estruturas de aceleração para aumentar a energia das partículas ao
longo do caminho. O enorme campo magnético necessário para acelerar as
partículas a altíssimas velocidades próximas à da luz é gerado a partir dos supercondutores.
Outras aplicações
Limitadores de corrente
Motor
MagLev – trens de
levitação magnética
Separador magnético industrial
Pesquisas em fusão nuclear
Ainda há muitas outras aplicações dos materiais
supercondutores que não foram mencionadas aqui. A maioria delas não faz
parte do cotidiano do cidadão comum, como a computação quântica, por exemplo. É
provável que nos próximos 20 anos a supercondutividade se aproxime mais da vida
cotidiana e traga maiores benefícios pra humanidade. Espero e torço para que
pesquisadores brasileiros tenham grande contribuição nesta jornada.
. Dessa maneira, por meio de um
circuito contador, pode-se determinar o número de máximos que a corrente
atravessa e conhecer assim o fluxo magnético final.
