المواد فائقة التوصيل وتطبيقاتها الصناعية

[size=24]بقلم الدكتور زياد طارق خضير / رئيس قسم علوم الفيزياء/ كلية العلوم / جامعة ديالى[/size]

وتعد اليوم ظاهرة التوصيل الفائق (Superconductivity) احد اهم الظواهر في فيزياء الحالة الصلبة، وذلك لكون بعض الفلزات والمركبات التي تتصف بهذه الظاهرة تكاد ان تنعدم  مقاومتها النوعية عند درجة حرارة معينة واطئة، او بتعبير اخر ان التيار الكهربائي يسري فيها دون أي تبديد في قيمته، وبذلك تصبح قدرتها على التوصيل فائقة جدا.  ومن الناحية التاريخية فقد اكتشفت هذه الظاهرة عام  1911)) من قبل العالم الفيزيائي الهولندي هيك كاميرلنك اونيس(Heike Kamerlingh Onnes) وذلك من خلال دراسة التوصيل الكهربائي للزئبق النقي عند درجات حرارة واطئة جدا، فقد وجد ان المقاومة النوعية للزئبق تختفي فجأة (أي تكاد ان تكون صفرا) عند تبريده عند درجة حرارة سائل الهليوم (4.2)كلفن أي مايعادل (286)تحت الصفر المئوي، وقد اطلق على الدرجة الحرارية التي تفقد المادة عندها مقاومتها وتتحول من مادة عادية الى موصل فائق بدرجة الحرارة الحرجة  (Critical Temperature)  ويرمز لها بالرمز (Tc)، وقبل هذا التاريخ كان الاعتقاد السائد أن جميع المواد تصبح فائقة التوصيل للكهرباء فقط عند درجة  حرارة الصفر المطلق أي )-273( درجة مئوية.وبعد هذا الاكتشاف استمر العلماء بالبحث عن مواد ذات درجات حرجة اعلى، ففي بداية الاربعينات من القرن الماضي تم الوصول الى الدرجة الحرجة (15) كلفن وفي عام 1973 تم الوصول الى درجة (23) كلفن، اما القفزة الكبرى فكانت في عام 1986 عندما تم الوصول الى درجة حرجة مقدارها (30) كلفن من خلال تحضير مواد سيراميكية  وتوالت بعد ذلك البحوث في كل ارجاء العالم لاهمية هذه المواد في التطبيقات الصناعية المختلفة الى ان تم الوصول الى درجات حرارية حرجة عالية وخاصة في المواد التي تعرف المواد فائقة التوصيل عالية الحرارة(HTS) والتي اقتربت من درجة حرارة الغرفة. ان الصفة المهمة الاخرى التي امتازت بها المواد فائقة التوصيل عند درجة  حرارة تحولها هي نفورها من المجال المغناطيسي المسلط عليها، أي انها تعكس المجال المغناطيسى مهما ضعفت شدته، وبذلك فان خصائص هذه المواد  فتحت الأبواب أمام العلماء لاستغلالها فى ابتكارات واختراعات ذات كفاءة عالية تدخل فى معظم مجالات العلوم والتكنولوجيا، حيث أن هذه المواد (Superconductors)  سوف تحل محل اشباه الموصلات ذات التطبيقات المهمة في صناعة الترانزستورات والخلايا الشمسية والدوائر المتكاملة، وان اول هذه التطبيقات هو الحصول على وسيلة غير مكلفة لنقل التيار الكهربى، لأن التكاليف المادية لنقل التيار عبر أسلاك النحاس مرتفعة نظرا للفقد الكبير فى الطاقة على شكل حرارة متبددة نتيجة مقاومة السلك النحاسى، كذلك إذا ما قارنا قيمة التيار الذى يمكن نقله عبر السلك النحاسى حيث تبلغ شدته 100 أمبير لكل سنتيمتر مربع بينما فى السلك المصنوع من مركب الـ YBa2Cu3O7 تبلغ 100000 أمبير لكل سنتيمتر مربع.

 للمتابعة اضغط هناhttp://sciences.uodiyala.edu.iq/PageViewer.aspx?id=220