Les avantages et les inconvénients des supraconducteurs

La plupart des matériaux utilisés sont des isolants, comme le plastique, ou des conducteurs, comme un pot en aluminium ou un câble en cuivre. Les isolateurs présentent une très grande résistance à l’électricité. Les conducteurs comme le cuivre présentent une certaine résistance. Une autre catégorie de matériaux ne présente aucune résistance lorsqu’ils sont refroidis à des températures très basses, plus froides que le congélateur le plus froid. Appelés supraconducteurs, ils ont été découverts en 1911. Aujourd’hui, ils révolutionnent le réseau électrique, la technologie du téléphone portable et le diagnostic médical. Les scientifiques s’efforcent de les faire fonctionner à température ambiante.

Avantage 1 : Transformer le réseau électrique

Le réseau électrique est l’une des plus grandes réalisations techniques du XXe siècle. La demande, cependant, est sur le point de la submerger. Par exemple, la panne d’électricité en Amérique du Nord en 2003, qui a duré environ quatre jours, a touché plus de 50 millions de personnes et causé des pertes économiques d’environ 3 milliards de livres sterling. La technologie supraconductrice fournit des fils et des câbles sans perte et améliore la fiabilité et l’efficacité du réseau électrique. Il est prévu de remplacer d’ici 2030 le réseau électrique actuel par un réseau supraconducteur. Un système électrique supraconducteur occupe moins d’espace et est enfoui dans le sol, ce qui est très différent des lignes de réseau actuelles.

Avantage 2 : Améliorer les télécommunications à large bande

La technologie des télécommunications à large bande, qui fonctionne le mieux aux fréquences gigahertz, est très utile pour améliorer l’efficacité et la fiabilité des téléphones cellulaires. De telles fréquences sont très difficiles à obtenir avec des circuits à semi-conducteurs. Cependant, ils ont été facilement atteints par le récepteur à supraconducteur d’Hypres, utilisant une technologie appelée récepteur à flux quantique simple rapide, ou RSFQ, à circuit intégré. Il fonctionne à l’aide d’un cryocooler à 4 kelvins. Cette technologie apparaît dans de nombreuses tours d’émission de récepteurs de téléphones cellulaires.

Avantage 3 : Aide au diagnostic médical

L’une des premières applications à grande échelle de la supraconductivité est le diagnostic médical. L’imagerie par résonance magnétique, ou IRM, utilise de puissants aimants supraconducteurs pour produire de grands champs magnétiques uniformes à l’intérieur du corps du patient. Les scanners IRM, qui contiennent un système de réfrigération à l’hélium liquide, saisissent comment ces champs magnétiques sont réfléchis par les organes dans le corps. La machine finit par produire une image. Les appareils d’IRM sont supérieurs à la technologie des rayons X dans la production d’un diagnostic. Paul Leuterbur et Sir Peter Mansfield ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 2003, « pour leurs découvertes concernant l’imagerie par résonance magnétique », qui sous-tend l’importance de l’IRM et, par conséquent, des supraconducteurs pour la médecine.

Inconvénients des supraconducteurs

Matériaux supraconducteurs supraconducteurs uniquement lorsqu’ils sont maintenus en dessous d’une température donnée appelée température de transition. Pour les supraconducteurs pratiques actuellement connus, la température est bien en dessous de 77 Kelvin, la température de l’azote liquide. Les maintenir en dessous de cette température implique beaucoup de technologie cryogénique coûteuse. Ainsi, les supraconducteurs n’apparaissent pas encore dans la plupart des appareils électroniques de tous les jours. Les scientifiques travaillent à la conception de supraconducteurs pouvant fonctionner à température ambiante.