Dây điện được làm từ vật liệu siêu dẫn do ĐH Tel Aviv phát triển có thể truyền tải điện năng nhiều gấp 40 lần so với dây đồng. Một trong những hạn chế của dây đồng truyền thống là bị đốt nóng trong quá trình truyền tải điện năng, dẫn đến tiêu hao năng lượng. Tuy nhiên dây điện được làm từ vật liệu s...
Dây điện được làm từ vật liệu siêu dẫn do ĐH Tel Aviv phát triển có thể truyền tải điện năng nhiều gấp 40 lần so với dây đồng.
Một trong những hạn chế của dây đồng truyền thống là bị đốt nóng trong quá trình truyền tải điện năng, dẫn đến tiêu hao năng lượng. Tuy nhiên dây điện được làm từ vật liệu siêu dẫn do các nhà khoa học tại ĐH Tel Aviv phát triển có thể truyền tải điện năng nhiều gấp 40 lần so với dây đồng cùng kích thước do không bị hấp thụ nhiệt.
Dây siêu dẫn sapphire có khả năng truyền tải điện năng cao gấp 40 lần dây đồng truyền thống (Ảnh: Gizmag)
Dây siêu dẫn làm từ các sợi tinh thể sapphire bao phủ bởi một hỗn hợp gốm. Mỗi sợi dây dày hơn một sợi tóc của người có khả năng truyền tải điện lớn. Nhược điểm của loại dây này luôn đòi hỏi phải được làm lạnh để duy trì trạng thái siêu dẫn. Tuy nhiên nhược điểm trên đã được xử lý bằng một hệ thống làm mát khép kín sử dụng ni tơ lỏng rẻ tiền.
Đã từng có những nghiên cứu về vật liệu siêu dẫn trước đây, song vật liệu không bền và chi phí quá đắt.
TS Boaz Almog, một trong những nhà nghiên cứu, tin rằng dây siêu dẫn sapphire rất lý tưởng trong việc cung cấp năng lượng từ các nguồn năng lượng từ xa hoặc sử dụng cho lưới điện quốc gia.
Một loại dây điện siêu dẫn do các nhà khoa học tại Đại học Tel Aviv phát triển đang thu hút sự chú ý nhờ khả năng truyền tải điện năng cao gấp 40 lần dây đồng cùng kích thước. Thành tích này mở ra hướng tiếp cận đáng chú ý cho bài toán vận chuyển điện năng, vốn lâu nay phải đối mặt với tổn hao trong quá trình truyền dẫn. Nếu dây đồng giống như một con đường bị nóng lên khi lượng xe cộ tăng, dây siêu dẫn mới được thiết kế để hạn chế đáng kể hiện tượng hấp thụ nhiệt.
Dây đồng truyền thống thường bị đốt nóng khi dòng điện đi qua, khiến một phần năng lượng bị thất thoát dưới dạng nhiệt trong quá trình truyền tải. Hiện tượng này không chỉ làm giảm hiệu suất sử dụng điện, mà còn đặt ra yêu cầu kiểm soát nhiệt độ tại những hệ thống phải vận hành liên tục. Với cùng kích thước, dây siêu dẫn sapphire được giới thiệu có thể chuyển tải lượng điện lớn hơn khoảng 40 lần so với dây đồng thông thường.
Nền tảng của công nghệ nằm ở những sợi tinh thể sapphire rất mảnh, bên ngoài được bao phủ bằng một hỗn hợp gốm đặc biệt để tạo thành vật liệu dây siêu dẫn. Mỗi sợi có độ dày lớn hơn một sợi tóc người, nhưng vẫn sở hữu khả năng truyền tải điện năng đáng kể nhờ cấu trúc vật liệu được nghiên cứu chuyên biệt. Hình ảnh do Gizmag đăng tải cho thấy loại dây này hướng tới sự kết hợp giữa kích thước nhỏ, năng lực truyền điện cao và cấu tạo khác biệt so với dây kim loại quen thuộc.
Tính siêu dẫn giúp dòng điện đi qua vật liệu mà không bị hấp thụ nhiệt theo cách thường thấy ở dây đồng, từ đó nâng cao lượng điện có thể truyền trong cùng không gian. Đây là điểm then chốt giải thích vì sao dây sapphire có thể đạt mức truyền tải cao hơn nhiều lần, dù bản thân các sợi cấu thành có kích thước rất nhỏ. Tuy nhiên, lợi thế ấy chỉ được duy trì khi vật liệu luôn ở điều kiện nhiệt độ phù hợp, khiến hệ thống làm lạnh trở thành phần không thể tách rời.
Trong lịch sử nghiên cứu siêu dẫn, yêu cầu làm lạnh từng là một trở ngại lớn vì vật liệu phải được giữ ở nhiệt độ thấp để duy trì trạng thái đặc biệt. Các công trình trước đây cũng gặp vấn đề về độ bền vật liệu, đồng thời cần chi phí quá cao để sản xuất hoặc vận hành trong điều kiện thực tế. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv đã tập trung xử lý hạn chế đó bằng một hệ thống làm mát khép kín sử dụng ni tơ lỏng.
Ni tơ lỏng được lựa chọn vì có chi phí rẻ hơn, giúp giải pháp làm lạnh trở nên thực tế hơn so với những phương án đắt đỏ từng làm giảm khả năng ứng dụng của dây siêu dẫn. Hệ thống khép kín có nhiệm vụ duy trì môi trường cần thiết cho dây sapphire, đồng thời hạn chế việc phải liên tục bổ sung chất làm lạnh trong quá trình vận hành. Nhờ cách tiếp cận này, yêu cầu nhiệt độ thấp vẫn được đáp ứng mà gánh nặng chi phí được giảm bớt đáng kể.
Tiến sĩ Boaz Almog, một trong những nhà nghiên cứu, nhận định dây siêu dẫn sapphire đặc biệt phù hợp với việc cung cấp năng lượng từ những nguồn ở xa. Khoảng cách truyền tải lớn thường khiến vấn đề tổn hao trở nên đáng quan tâm, nên khả năng vận chuyển nhiều điện hơn trong dây có cùng kích thước mang ý nghĩa quan trọng. Theo hướng ứng dụng được nêu, vật liệu này cũng có thể được xem xét cho các hệ thống thuộc lưới điện quốc gia.
Dù còn gắn với yêu cầu làm lạnh, dây sapphire cho thấy vật liệu siêu dẫn đang tiến gần hơn tới những ứng dụng năng lượng quy mô thực tế. Khả năng truyền tải cao gấp 40 lần dây đồng, cấu trúc mảnh và hệ thống làm mát bằng ni tơ lỏng tạo nên một tổ hợp đầy hứa hẹn. Công trình của Đại học Tel Aviv vì thế đánh dấu thêm một bước trong nỗ lực xây dựng mạng lưới điện hiệu quả hơn, giảm tổn hao và khai thác tốt các nguồn năng lượng ở xa.
