Les Superconducteurs : Un Aperçu
Les superconducteurs sont des matériaux révolutionnaires capables de conduire l’électricité sans aucune résistance lorsqu’ils sont refroidis en dessous d’une certaine température, connue sous le nom de température critique ou Tc. Cette propriété unique permet le passage du courant électrique sans perte d’énergie, ouvrant la porte à une multitude d’applications dans des domaines tels que la production d’énergie, l’imagerie médicale et les transports.
Applications des Superconducteurs
La superconductivité trouve des applications diverses et variées. Dans le domaine médical, elle est notamment utilisée dans les machines d’IRM. Dans le secteur des transports, elle permet le fonctionnement des trains à lévitation magnétique, dits maglev. Enfin, dans le domaine de la production et de la distribution d’énergie, elle est essentielle pour les aimants à champ élevé utilisés dans les expériences de fusion nucléaire. Cependant, l’utilisation de la superconductivité est limitée par la nécessité de maintenir les matériaux à des températures extrêmement basses, un processus souvent coûteux et peu pratique.
Les Types de Superconducteurs
Il existe deux types principaux de superconducteurs :
- Les superconducteurs de type I : Ceux-ci possèdent un seul champ magnétique critique. En dessous de ce champ, ils présentent une conductivité parfaite, mais la perdent brusquement au-delà. Ils sont aussi appelés superconducteurs « doux ». Parmi les exemples, on trouve le mercure, le plomb et l’étain.
- Les superconducteurs de type II : Ces superconducteurs ont deux champs magnétiques critiques. Entre ces deux champs, ils présentent un état mixte où seule une partie du matériau est superconductrice. Ils sont également connus sous le nom de superconducteurs « durs ». Des exemples incluent le niobium-titane, le niobium-étain et le YBCO (oxyde de cuivre, baryum et yttrium). Le type II est plus largement utilisé dans les applications pratiques car il peut opérer à des champs magnétiques et températures plus élevés que le type I.
Superconducteurs Non Conventionnels
Outre ces deux catégories, il existe des superconducteurs non conventionnels qui ne cadrent pas avec la théorie BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer) classique de la superconductivité. Ceci inclut les superconducteurs à haute température et les superconducteurs à fermions lourds.
Tableau des Superconducteurs
Voici un tableau présentant 10 superconducteurs avec leurs caractéristiques clés :
| Superconducteur | Formule Chimique | Type | Température Critique (K) | Champ Magnétique Critique (T) |
|---|---|---|---|---|
| Étain (Sn) | Sn | Type I | 3.72 | 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 Baryum-Cuivre-Yttrium (YBCO) | YBa2Cu3O7-x | Type II | 92 | 0.2 |
| Oxyde de Bismuth-Strontium-Calcium-Cuivre (BSCCO) | Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x | Type II | 107 | 0.2 |
| Oxyde de Lanthane-Baryum-Cuivre (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 |
La recherche continue dans le domaine des superconducteurs promet de révéler encore plus de matériaux et d’applications, rendant la technologie superconductrice plus accessible et pratique pour un usage quotidien.
