30.21: Types De Supraconducteurs

Un supraconducteur est une substance qui offre une résistance nulle au courant électrique lorsqu'il descend en dessous d'une température critique. La résistance nulle n'est pas le seul phénomène intéressant lorsque les matériaux atteignent leur température de transition. Un deuxième effet est l'exclusion des champs magnétiques. Cela est connu sous le nom d'effet Meissner. Un aimant léger et permanent placé au-dessus d'un échantillon supraconducteur lévitera dans une position stable au-dessus du supraconducteur. Des trains à grande vitesse qui lèvent sur de puissants aimants supraconducteurs ont été développés, éliminant les frottements normalement ressentis entre le train et les rails. Le 3 avril 1997, la ligne de test Yamanashi Maglev au Japon a officiellement ouvert, et en avril 2015, le véhicule de test MLX01 a atteint une vitesse de 374 mph en utilisant de puissants aimants supraconducteurs.

Les supraconducteurs peuvent être classés en deux catégories, les supraconducteurs de Type I et les supraconducteurs de Type II.

Trente métaux purs présentent une résistivité nulle en dessous de leur température critique et montrent l'effet Meissner, la propriété d'exclusion des champs magnétiques de l'intérieur du supraconducteur tant que le supraconducteur est à une température inférieure à la température critique. Ces métaux sont appelés des supraconducteurs de Type I. La supraconductivité ne se manifeste que en dessous de leurs températures critiques et en dessous d'une force magnétique critique. Les supraconducteurs de Type I ont des applications pratiques limitées car la force du champ magnétique critique nécessaire pour détruire la supraconductivité est assez faible.

Les supraconducteurs de Type II ont des champs magnétiques critiques beaucoup plus élevés et peuvent supporter des densités de courant beaucoup plus élevées tout en restant dans l'état supraconducteur. Diverses céramiques contenant du baryum-cuivre-oxyde ont des températures critiques beaucoup plus élevées pour la transition vers un état supraconducteur. Les matériaux supraconducteurs appartenant à cette sous-catégorie des supraconducteurs de Type II sont souvent classés comme des supraconducteurs à haute température.

Lorsqu’un aimant permanent est placé sur n’importe quel type de matériau supraconducteur, l’aimant est repoussé et lévite dans une position stable en raison de l’effet Meissner. Les supraconducteurs sont classés en groupes de type I et de type II en fonction de leur comportement et de leurs caractéristiques.

Les supraconducteurs de type I agissent comme des conducteurs lorsqu’ils fonctionnent à température ambiante. Cependant, lorsqu’elle est refroidie en dessous de la température critique, le mouvement moléculaire à l’intérieur de la substance est réduit, ce qui permet au courant de circuler aussi librement que possible.

Ils sont généralement constitués de métaux purs comme le mercure, le zinc, l’aluminium, le plomb, etc., et obéissent entièrement à l’effet Meissner tout en ayant un faible champ magnétique critique.

Les supraconducteurs de type II présentent une phase intermédiaire de propriétés mixtes ordinaires et supraconductrices à des températures et des champs intermédiaires au-dessus des phases supraconductrices.

Ils comprennent généralement du niobium élémentaire, du vanadium, du technétium et des alliages métalliques ou des oxydes complexes.

Les supraconducteurs de type II obéissent partiellement à l’effet Meissner et ont deux champs magnétiques critiques.