giovedì, 3 Dicembre, 2020

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Il primo superconduttore al mondo che funziona a temperatura ambiente

Negli Stati Uniti è stato creato il primo superconduttore al mondo che funziona a temperatura ambiente, svolta nell'efficienza energetica

Un materiale superconduttore segue quel comportamento che in fisica è denominato superconduttività. Quest’ultima comporta resistenza elettrica nulla ed espulsione del campo magnetico. Per avvenire, fino ad oggi, bisognava portare un dato materiale al di sotto di una temperatura critica, ovvero al di sotto di un caratteristico valore critico del campo magnetico. Visto che tale fenomeno non è spiegabile con la fisica classica, bisogna far riferimento alla meccanica quantistica.

Il superconduttore che funziona a temperatura ambiente

Teoricamente, grazie ai materiali superconduttori, la corrente che passa attraverso un circuito è condotta infinitamente e perfettamente, senza perdita di potenza perché la resistenza è nulla. Il problema fino ad oggi erano le temperature a cui tali materiali dovevano lavorare. Uno dei primi gruppi di ricerca osservò il fenomeno nel lontano 1911, ma a temperature vicine allo zero assoluto (-273 °C). Oggi, invece, le cose potrebbero cambiare per sempre con tantissime ripercussioni sulla distribuzione e trasmissione dell’energia elettrica a livello micro e macro.

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Era il 1968, quando invece gli scienziati scoprirono che un materiale, l’idrogeno metallico, poteva rivelarsi fondamentale per studiare la superconduttività, anche a temperatura ambiente. Tuttavia servivano pressioni elevatissime. Al momento ci sono varie ricerche in questo senso:

  • una ricerca tutta italiana ha approfondito lo studio della metallizzazione dell’idrogeno, per poterne studiare le caratteristiche come superconduttore. I ricercatori dell’Università La Sapienza di Roma, in collaborazione con l’Università di Treno e l’Università dei Paesi Baschi hanno sviluppato e utilizzato un modello teorico di avanguardia per poter simulare il campione ad alta pressione al computer, per fare chiarezza sui meccanismi di metallizzazione.
  • In campo eolico, soprattutto off-shore, il moltiplicatore di giri può costituire fino al 38% del peso totale della turbina e necessita continua manutenzione. Una delle soluzioni più suggestive per snellire il complesso navicella-rotore è fare uso di materiali superconduttori per eliminare il moltiplicatore. Una serie di magneti super-conduttori al di-boruro di magnesio sono utilizzati per sostituire i magneti permanenti o gli avvolgimenti statorici nel generatore.

La ricerca dell’Università di Rochester

Il nuovo studio dell’Università di Rochester e dell’Università del Nevada parla di un nuovo materiale. Gli scienziati hanno sintetizzato una molecola contenente idrogeno e zolfo. La combinazione degli atomi è stata effettuata tra due punte di diamanti, colpendoli con un fascio laser per innescare le reazioni chimiche che hanno portato alla creazione dell’idruro di zolfo carbonioso. La cosiddetta cella a incudine di diamante è stata usata per trovare temperatura e pressione alla giusta combinazione che avrebbe portato la molecola prima in uno stato metallico e, successivamente, in un superconduttore.

L’idruro zolfo carbonioso ha mostrato una superconduttività a temperatura ambiente (i soliti 15 gradi). Tuttavia solamente a pressioni estremamente elevate. Parliamo di circa 267 GPa, ovvero oltre 2 milioni e mezzo di atmosfere. Il gruppo di ricerca sottolinea come la priorità, al momento, sarà capire come creare ed utilizzare materiali superconduttori sia a temperatura ambiente che a pressioni inferiori. Immaginate gli effetti che tecnologie come questa appena illustrata possono avere in termini di efficienza energetica e riduzione dei consumi di elettricità, sarebbe una rivoluzione.

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Lorenzo Rubino
Laureato magistrale a 24 anni in ingegneria energetica al PoliTO. Esperto in efficienza energetica industriale, commerciale, residenziale. Progettista tecnico di impianti rinnovabili e tradizionali. Responsabile di #EnergyCuE da marzo 2015. Appassionato di nuove tecnologie e policy, soprattutto se finalizzate alla sostenibilità della produzione di energia. Mi sento curioso, riflessivo ma anche spontaneo, diretto e pragmatico, da buon ingegnere!