Um recorde mundial que resistiu por mais de uma
década foi quebrado por uma equipe liderada por engenheiros da Universidade de Cambridge, aproveitando o equivalente a três toneladas de força em uma amostra
de material equivalente ao tamanho de uma bola de golfe.
Os
pesquisadores de Cambridge conseguiram aprisionar um campo magnético de magnitude 17,6 Tesla - cerca de 100 vezes mais forte do que o campo gerado por
um ímã de geladeira - em um supercondutor de alta temperatura à base de óxido
de cobre, bário e gadolínio (GdBaCuO), batendo o recorde anterior por 0,4 Tesla.
Os resultados foram publicados na revista Superconductor Science and Technology (clique aqui).
A pesquisa
demonstra o potencial dos supercondutores de alta temperatura para aplicações
em uma variedade de campos, como separadores magnéticos que podem ser usados em refinamento mineral e controle de poluição, e em trens de alta
velocidade magneticamente levitados.
A corrente
transportada por um supercondutor também gera um campo magnético, e quanto
maior a intensidade do campo que possa ser contido dentro do supercondutor, maior
a corrente que pode transportar. Os supercondutores práticos podem transportar correntes
que são tipicamente 100 vezes maiores do que o cobre, o que lhes confere
vantagens consideráveis de desempenho.
O novo recorde foi alcançado utilizando
amostras de 25 milímetros de diâmetro do supercondutor GdBaCuO, fabricado sob a
forma de um monobloco grande usando um método de processamento por fusão. O
recorde anterior de 17,24 Tesla, definida em 2003 por uma equipe liderada pelo
professor Masato Murakami, do Instituto de Tecnologia de Shibaura no Japão,
usou um tipo altamente especializado de supercondutor que é semelhante, mas
sutilmente diferente em composição e estrutura.
Para conter um campo tão grande, a equipe usou
materiais conhecidos como cupratos: folhas finas de cobre e oxigênio separados
por tipos mais complexos de átomos. Os cupratos foram os primeiros
supercondutores de alta temperatura a serem descobertos e tem o potencial de
serem amplamente utilizados em aplicações científicas e médicas. A fim de aprisionar
o campo magnético, os pesquisadores modificaram a microestrutura do GdBaCuO
para aumentar a densidade de corrente e o desempenho térmico, reforçando-o com
um anel de aço inoxidável, que foi usado para 'embalar a vácuo' as amostras
individuais de grãos. “Este foi um passo importante
para alcançar este resultado”, disse o Dr. John Durrell que liderou o
experimento na Flórida.
As linhas de
fluxo magnético em um supercondutor se repelem fortemente, sendo difícil conter
um campo tão grande. Mas, pela engenharia da microestrutura volumétrica, o
campo é aprisionado na amostra pelos famosos ‘centros de ancoragem de fluxo’ distribuídos
por todo o material. “O desenvolvimento de centros de
aprisionamento eficazes em GdBaCuO foi a chave para este sucesso”, disse
Yun-Hua Shi, responsável pelo desenvolvimento da técnica de fabricação por processo
de fusão, em Cambridge, nos últimos 20 anos.
O resultado
foi o maior campo já preso em um volume de material independente, em
qualquer temperatura. “Este trabalho poderá anunciar a
chegada de supercondutores em aplicações no mundo real”, disse o
Professor Cardwell. “Para ver supercondutores aplicados
no uso diário, precisamos de grandes grãos de material supercondutor com as
propriedades necessárias que podem ser fabricados por processos relativamente
padrões.”
Um nicho de
aplicações está sendo desenvolvido pela equipe de Cambridge e seus
colaboradores, e prevê-se que as aplicações comerciais empregando
supercondutores poderão ser vistas dentro dos próximos cinco anos.
