Les Supraconducteurs : Des Matériaux Révolutionnaires
Qu’est-ce qu’un Supraconducteur?
Les supraconducteurs sont des matériaux capables de conduire l’électricité sans aucune résistance lorsqu’ils sont refroidis en dessous d’une température critique, connue sous le nom de température critique ou Tc. Cette caractéristique unique leur permet de transporter le courant électrique sans perte d’énergie, ouvrant la voie à une multitude d’applications dans des domaines tels que la production d’énergie, l’imagerie médicale et les transports.
Applications des Supraconducteurs
Les applications de la supraconductivité sont diverses et variées. Elles vont de l’imagerie médicale, comme les appareils d’IRM, aux transports, tels que les trains à sustentation magnétique (maglev), en passant par la production et la distribution d’énergie, comme les aimants à champ élevé utilisés dans les expériences de fusion. Néanmoins, l’utilisation de la supraconductivité est freinée par la nécessité de basses températures pour son fonctionnement, ce qui peut s’avérer coûteux et peu pratique dans certaines applications. Cependant, les scientifiques poursuivent leurs recherches et le développement de nouveaux matériaux présentant une supraconductivité à des températures plus élevées, ce qui pourrait conduire à des applications plus répandues et pratiques à l’avenir.
Types de Supraconducteurs
On distingue principalement deux types de supraconducteurs :
- Type I : Ces supraconducteurs 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 aussi appelés « supraconducteurs doux ». Parmi les exemples, on compte le mercure, le plomb et l’étain.
- Type II : Ces supraconducteurs disposent de deux champs magnétiques critiques, et entre eux, ils présentent un état mixte où seules certaines parties du matériau sont supraconductrices. Ils sont également connus sous le nom de « supraconducteurs durs ». Des exemples incluent le niobium-titane, le niobium-étain et l’oxyde de cuivre, baryum et yttrium (YBCO). Les supraconducteurs de type II sont plus couramment utilisés dans les applications pratiques car ils peuvent opérer à des champs magnétiques et températures plus élevés que les supraconducteurs de type I. Ils peuvent également conserver leurs propriétés supraconductrices en présence de champs magnétiques forts, ce qui est essentiel pour des applications telles que les machines IRM et les accélérateurs de particules.
Supraconducteurs Non Conventionnels
En plus de ces deux types principaux, il existe également des supraconducteurs non conventionnels qui ne correspondent pas à la théorie BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer) de la supraconductivité. Ces derniers comprennent les supraconducteurs à haute température et les supraconducteurs à fermions lourds.
Tableau des Supraconducteurs Clés
Voici un tableau de 10 supraconducteurs avec leurs caractéristiques clés :
| Supraconducteur | Formule Chimique | Type | Température Critique (K) | Champ Magnétique Critique (T) |
|---|---|---|---|---|
| Étain (Sn) | Sn | Type I | 3.7 | 0.005 |
| Plomb (Pb) | Pb | Type I | 7.19 | 0.015 |
| Mercure (Hg) | Hg | Type I | 4.15 | 0.091 |
| Niobium-titane (NbTi) | NbTi | Type II | 10.4 | 12.5 |
| Niobium-étain (Nb3Sn) | Nb3Sn | Type II | 18.1 | 25 |
| Oxyde de Cuivre, Baryum et Yttrium (YBCO) | YBa2Cu3O7-x | Type II | 92 | 0.2 |
| Oxyde de Bismuth, Strontium, Calcium et Cuivre (BSCCO) | Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x | Type II | 107 | 0.2 |
| Oxyde de Lanthane et Baryum (LBCO) | La1.85Ba0.15CuO4 | Type II | 40 | 0.2 |
| Diborure de Magnésium (MgB2) | MgB2 | Type II | 39 | 0.2 |
| Supraconducteur à base de Fer (FeSe) | FeSe | Type II | 8 | 0.17 |
Ces exemples illustrent l’étendue des possibilités offertes par les supraconducteurs dans la technologie moderne.
