30.21: Tipos de superconductores

Un superconductor es una sustancia que ofrece una resistencia cero a la corriente eléctrica cuando baja por debajo de una temperatura crítica. La resistencia cero no es el único fenómeno interesante que ocurre cuando los materiales alcanzan sus temperaturas de transición. Otro efecto es la exclusión de campos magnéticos, conocido como el efecto Meissner. Un imán ligero colocado sobre una muestra superconductora levitará en una posición estable por encima del superconductor. Se han desarrollado trenes de alta velocidad que levitan sobre potentes imanes superconductores, eliminando la fricción que normalmente se experimenta entre el tren y las vías. El 3 de abril de 1997, la línea de pruebas Maglev de Yamanashi en Japón se abrió oficialmente, y en abril de 2015, el vehículo de prueba MLX01 alcanzó una velocidad de 374 mph utilizando potentes imanes superconductores.

Los superconductores se dividen en superconductores de Tipo I y de Tipo II.

Treinta metales puros presentan resistividad cero por debajo de su temperatura crítica y exhiben el efecto Meissner, que es la propiedad de excluir los campos magnéticos del interior del superconductor mientras este está a una temperatura inferior a la temperatura crítica. Estos metales se llaman superconductores de Tipo I. La superconductividad solo existe por debajo de sus temperaturas críticas y por debajo de una fuerza crítica del campo magnético. Los superconductores de Tipo I tienen aplicaciones prácticas limitadas porque la fuerza del campo magnético crítico necesaria para destruir la superconductividad es bastante baja.

Los superconductores de Tipo II tienen campos magnéticos críticos mucho más altos y pueden transportar densidades de corriente mucho más altas sin dejar de estar en estado superconductor. Varios cerámicos que contienen bario-cobre-óxido tienen temperaturas críticas mucho más altas para la transición al estado superconductor. Los materiales superconductores que pertenecen a esta subcategoría de superconductores de Tipo II a menudo se clasifican como superconductores de alta temperatura.

Cuando se coloca un imán permanente sobre cualquier tipo de material superconductor, el imán es repelido y levita en una posición estable debido al efecto Meissner. Los superconductores se clasifican en grupos de Tipo I y Tipo II en función de su comportamiento y características.

Los superconductores de tipo I actúan como conductores cuando funcionan a temperatura ambiente. Sin embargo, cuando se enfría por debajo de la temperatura crítica, el movimiento molecular dentro de la sustancia se reduce, lo que permite que la corriente fluya lo más libremente posible.

Por lo general, consisten en metales puros como mercurio, zinc, aluminio, plomo, etc., y obedecen completamente al efecto Meissner mientras tienen un campo magnético crítico bajo.

Los superconductores de tipo II exhiben una fase intermedia de propiedades ordinarias y superconductoras mixtas a temperaturas y campos intermedios por encima de las fases superconductoras.

Por lo general, comprenden niobio elemental, vanadio, tecnecio y aleaciones metálicas u óxidos complejos.

Los superconductores de tipo II obedecen parcialmente al efecto Meissner y tienen dos campos magnéticos críticos.