Tecnologia d'impressió per cables superconductors elèctrics

Els superconductors poden proporcionar una forma més ecològica per al transport d'energia, però són cars de fabricar i mantenir. Un projecte finançat per la UE ha desenvolupat una forma d'imprimir les cintes superconductores que formen els cables d'alimentació, reduint els costos i obrint el camí per a un ús més ampli de la indústria.

Els superconductors són materials que poden conduir l'electricitat de manera eficient amb pèrdues de potència molt baixes en comparació amb els cables de coure o alumini tradicionals. També fan possible que els imants siguin molt potents, per exemple, en els usos de l'assistència sanitària aplicats en escànners de ressonància magnètica (MRI)

No obstant això, els superconductors disponibles al mercat necessiten temperatures extremadament baixes per treballar de manera eficient, per sota de - 250°C,  fet que fa que sigui difícil de mantenir. Els nous superconductors funcionen a temperatures més altes, però són fràgils i, per tant, difícils de formar-se en filaments per fer cables, la qual cosa limita el seu ús per a la indústria.

El projecte finançat per la UE EUROTAPES ha desenvolupat un mètode per a la fabricació de cintes superconductores sense aquestes limitacions. El mètode utilitza una tècnica adaptada d'impressió per raig de tinta per fer cintes aïllants, això fa que els cables que contenen els superconductors, funcionin a temperatures més altes; però no és més fàcil d'usar, ja que calen -180°C.

El projecte ha desenvolupat dues noves tècniques per aconseguir això. El primer procediment és de deposició química per produir les cintes, que el projecte ha patentat.

El segon és una manera d'utilitzar nanocompostos: mescles de materials en el rang d'una centèssima de nanòmetre, (1 nanòmetre és la milmilionèsima part d'un metre) espessor que te la tinta per imprimir les cintes superconductores,

El coordinador del projecte, Xavier Obradors, de Institut de Ciència de Materials a Espanya, de Barcelona, ​​diu que "És un veritable avenç per produir superconductors amb aquesta tècnica ja que els seus costos de fabricació seran molt menors que amb els mètodes existents".

Energia i indústria
Obradors explica que la demanda de cintes superconductores és molt gran. El projecte també dóna suport a l'energia renovable, perquè els cables fets amb aquestes cintes ajuden a equilibrar les fonts d'alimentació intermitents típiques de les generacions eòliques i solars.

El cable superconductor també podria fer que els aerogeneradors dupliquessin la capacitat de producció d'avui. Això es deu al fet que les turbines eòliques converteixen actualment l'energia eòlica en electricitat, utilitzant bobines de coure, que tenen límits a la quantitat d'energia que poden generar, a diferència de les bobines de cable superconductor.

Pensant en obrir nous horitzons de fonts d'energia, podria ser més possible que aquestes cintes superconductores, poguessin proporcionar als imants l'alt camp que cal per la fusió nuclear.

El sector mèdic també podria beneficiar-se del treball del projecte. Per exemple, els escàners d'imatges de ressonància magnètica utilitzen camps magnètics forts i ones de ràdio com una alternativa als escànners de raigs-X.

Aquest equip no necessitaria refrigerants costosos si s'utilitzessin els superconductors d'alta temperatura del projecte, mentre que els camps magnètics més forts que generen oferirien a una major resolució d'imatge.

El procés d'impressió en si, té potencial per a altres aplicacions. Pot fer nanorrevestiments per als tèxtils i l'electrònica i per a la protecció d'ambients hostils, que podria donar lloc a productes innovadors.

Nou mètode, els nous materials
El mètode EUROTAPES, transforma tintes en materials superconductors, fent-los més fàcils de processar. Se suspèn en diminutes partícules de diferents metalls d'òxid en els productes químics, llavors imprimeix gràcies a les tintes una sobre d'una altra, produint cintes que inclouen els superconductors amb capes d'altres materials.

Una part clau de la tècnica consisteix en el control de l'estructura de les diminutes nanopartícules d'òxid i l'estabilitat de la tinta creada amb ells. També és important trobar la combinació correcta dels materials superconductors i no superconductors per determinar les propietats de les cintes segons les necessitats.

La barreja dels materials fa que les cintes siguin més gruixudes, la qual cosa els permet transportar més corrent elèctric i l'augment de la força dels camps magnètics que genera.

Els materials metàl·lics i aïllants addicionals constitueixen les últimes capes en les cintes, per protegir els superconductors i augmentar la quantitat d'energia que porten a terme. Per al millor efecte, el més òptim és combinar diferents recobriments, que és més fàcil amb la tècnica d'impressió per raig de tinta.

És la primera vegada que s'aconsegueix aquest mètode d'impressió de cintes en longituds llargues. A més, dóna un procés de fabricació de baix cost que es tradueix en materials d'alt rendiment.

Durant la resta del projecte, que finalitza al febrer de 2017, l'equip està investigant les aplicacions industrials dels materials i tècniques.

Es planeja simplificar els mètodes de fabricació, trobar el millor conductor per a cada aplicació i construir sistemes visuals per controlar la producció. Al final del projecte s'espera fer cintes de 500 metres de llarg per mostrar a la indústria que el seu concepte té potencial pràctic.