La supraconductivité aujourd’hui

A) La recherche

            Avant de plus entrer  dans le domaine économique et physique concernant la supraconductivité il faut avoir quelques bases essentielles à une compréhension du sujet…

            La supraconductivité est un phénomène n’ayant lieu dans que très peu de situations.

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Source : http://www.pluxactu.com/

En effet pour que le phénomène se manifeste il faut, soit refroidir le matériau à une température avoisinant le zéro absolu, -273 °C (cette valeur nommée température critique variera selon le matériau), soit exercer une pression monstre au matériau. Nous n’allons pas vraiment parler de la supraconductivité créée lors de la pression d’un matériau à cause du fait que la pression à atteindre est immense et que nous n’avons découvert cette possibilité que très récemment. La raison pour laquelle le phénomène n’est pas observable à température ambiante ou même à -100 degrés est que les particules permettant le phénomène ne sont pas maintenues à température trop élevée. (Plus d’informations sur ces particules, nommées « paires de Cooper » seront données dans la partie « les câbles supraconducteurs).

            En plus du fait que la supraconductivité n’est que possible à très basse température il existe deux types de supraconducteurs, dits de type I et de type II. Les supraconducteurs de type I sont des métaux (tous les métaux ne sont pas supraconducteurs) tandis que les supraconducteurs de type II sont des oxydes (appelés cuprates). Le plus surprenant chez le fait que les oxydes puissent être supraconducteurs est qu’ils ne sont même pas conducteurs à température ambiante… Le fonctionnement des supraconducteurs de type I est compris et sera expliqué dans la partie « les câbles supraconducteurs » tandis que les supraconducteurs de type II ont un fonctionnement encore inconnu. En plus de leur différence de composition les supraconducteurs de type I et de type II ont une différence au niveau de leurs propriétés magnétiques…

schéma supra
Source : Nexans

            Avant de parler des propriétés des supraconducteurs il est important de préciser que le phénomène de la supraconductivité n’est observable que dans certaines conditions en plus du refroidissement. En effet comme montré ci-contre le supraconducteur perd sa supraconductivité lorsqu’il est exposé à un champ magnétique trop intense et lorsqu’il subit un courant électrique trop élevé.

            Les supraconducteurs possèdent deux propriétés, une électrique et une magnétique :

– La propriété électrique :

IMAGE TPE
Source : Site les supraconducteurs

Les supraconducteurs possèdent tous la propriété exceptionnelle d’avoir une résistance nulle. En effet contrairement à des métaux non-supraconducteurs, lorsqu’il atteint sa température critique le courant peut circuler librement sans perte.  Cela veut dire que si l’on laisse un courant électrique circuler dans une bobine de fil supraconducteur refroidie et qu’on la laisse pendant cent ans dans ce même état, nous retrouverons le réseau dans le même état (dans le schéma ci-contre, K est l’unité de la température, les Kelvin).

– La propriété magnétique :

            Les supraconducteurs, en plus d’avoir une résistance nulle, créent un champ magnétique autour d’eux.

Diagramme_de_phase_d’un_supraconducteur_de_type_I.png
Source : http://www.vulgarisation.fr/

 

 Les supraconducteurs de type I créent un champ magnétique qui, lorsqu’il est exposé à un autre champ magnétique trop intense, disparaît avec la supraconductivité (Bc étant le point critique de perte de supraconductivité sur l’image ci contre).

IMAGE TPE ETAT MIXTE
Source :  http://www.supraconductivite.fr/

Les supraconducteurs de type II, eux laissent passer une partie du champ magnétique subit lorsqu’il est trop intense. Ceci sera abordé plus en détails dans la partie « une propriété magnétique » (B étant le champ magnétique, Bc1 et Bc2 étant les deux phases sur l’image ci contre).

 

Cette vidéo illustre le passage d’un état normal à un état supraconducteur.


B) Les applications

La supraconductivité voit naître de nombreuses applications dans plusieurs domaines différents de nos jours:

-L’énergie, avec l’utilisation de câbles supraconducteurs pour transporter le courant. Nous centrerons notre étude sur un projet déjà terminé aux Etats-Unis : le projet LIPA, qui implique l’installation de 600 mètres de câbles supraconducteurs dans un réseau urbain à Long Island.

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source : American Superconductor Corp.

-La santé, avec le développement de l’IRM (imagerie par résonance magnétique) partout dans le monde. En effet, ces machines utilisent pour la plupart la supraconductivité afin de faire circuler de l’électricité dans des bobines supraconductrices, le tout créant un champ magnétique puissant. le marché est aujourd’hui en plein essor.

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source : lasciencepourtous.cafe-sciences.org

-Les transports, avec la création d’un nouveau train au Japon : le MAGLEV (Magnetic Levitation). Il s’agit d’un train à sustentation électromagnétique qui utilise lui aussi les électro-aimants. Il n’est pour l’instant qu’à l’état de prototype mais une véritable ligne va ouvrir en 2027, reliant Tokyo à Nagoya.

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Source : iletaitungeek.com

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