Superconducteurs à Haute Température
Introduction aux Superconducteurs
Les superconducteurs sont des matériaux capables de conduire l’électricité sans résistance lorsqu’ils sont refroidis en dessous d’une certaine température, appelée température critique ou Tc. Cela signifie qu’ils peuvent transporter du courant électrique sans aucune perte d’énergie, ce qui les rend très utiles pour une large gamme d’applications dans des domaines tels que la production d’énergie, l’imagerie médicale et les transports.
Applications de la Supraconductivité
Les applications de la supraconductivité sont variées, allant de l’imagerie médicale (comme les appareils d’IRM) aux transports (comme les trains à sustentation magnétique) à la production et la distribution d’énergie (comme les aimants à champ élevé pour les expériences de fusion). Toutefois, le défi avec la supraconductivité est qu’elle nécessite de basses températures pour fonctionner, ce qui peut être coûteux et peu pratique pour certaines applications.
Types de Superconducteurs
Les superconducteurs peuvent être classés en deux types principaux :
- Type I : Ces superconducteurs possèdent un seul champ magnétique critique, en dessous duquel ils présentent une conductivité parfaite, et au-dessus duquel ils perdent brusquement leurs propriétés supraconductrices. Ils sont également appelés superconducteurs « doux ». Exemples : mercure, plomb et étain.
- Type II : Ces superconducteurs ont deux champs magnétiques critiques, et entre eux, ils présentent un état mixte où seules certaines parties du matériau sont supraconductrices. Ils sont également appelés superconducteurs « durs ». Exemples : niobium-titane, niobium-étain et YBCO (oxyde de cuivre de baryum d’yttrium).
Les superconducteurs de type II sont plus largement utilisés dans les applications pratiques car ils peuvent fonctionner à des champs magnétiques et températures plus élevés que les superconducteurs de type I.
Superconducteurs à Haute Température
Les superconducteurs à haute température (HTS) sont un type de superconducteurs non conventionnels qui présentent la supraconductivité à des températures relativement élevées par rapport aux superconducteurs conventionnels. Le premier superconducteur à haute température a été découvert en 1986 par Bednorz et Müller, qui ont trouvé qu’un composé de lanthane, cuivre et oxygène avait une température critique (Tc) de 35 K (-238 °C), bien plus élevée que le précédent record de 23 K (-250 °C) pour Nb3Ge.
LaBaCuO Superconducteur
LaBaCuO (oxyde de cuivre de baryum de lanthane) est un type de superconducteur à haute température. Il a une structure cristalline en couches composée de plans d’oxyde de cuivre supraconducteurs et de couches isolantes. LaBaCuO était l’un des premiers superconducteurs à haute température découverts et a une température critique d’environ 30 K (-243 °C).
Superconducteur YBCO
Le superconducteur YBCO se réfère à un type de superconducteur à haute température composé des éléments yttrium, baryum, cuivre et oxygène (YBa2Cu3O7-x). YBCO était l’un des premiers superconducteurs à haute température découverts, avec une température critique (Tc) d’environ 93 K (-180 °C), bien plus élevée que le point d’ébullition de l’azote liquide (-196 °C).
Conclusion
Les superconducteurs à haute température ont le potentiel de révolutionner de nombreux domaines de la technologie, y compris la transmission d’énergie, la lévitation magnétique et les aimants à champ élevé pour les réacteurs de fusion et les accélérateurs de particules. Cependant, leur utilisation généralisée est limitée par la difficulté et le coût de les refroidir à leur température critique.
