Supercondutividade | Física

Tags

Supercondutividade | Física

Supercondutividade | FísicaSupercondutividade é a propriedade que apresentam certos materiais sólidos de perder bruscamente toda resistência à passagem da corrente elétrica quando resfriados abaixo de um ponto mínimo denominado temperatura de transição, ou temperatura crítica. Essa temperatura varia conforme o material, mas em geral situa-se abaixo de 20 K (-253°C). Outra propriedade fundamental dos supercondutores é a capacidade de evitar a penetração em seu interior de campos magnéticos, ou seja, são materiais perfeitamente diamagnéticos.

Uma das propriedades mais características dos materiais supercondutores é a levitação magnética, cientificamente denominada efeito Meissner, pela qual as forças do campo magnético gerado no interior desses materiais são repelidas por substâncias diamagnéticas. Ímãs colocados em suas proximidades se mantêm suspensos no ar a pequena distância de sua superfície.

O descobrimento da supercondutividade se deve ao holandês Heike Kamerlingh Onnes que, em 1911, enquanto trabalhava com amostras criogênicas de mercúrio metálico a temperaturas próximas do zero absoluto (0 K ou -273,13° C), nelas detectou um repentino desaparecimento da resistência à passagem da corrente elétrica. A descoberta tem utilíssimas aplicações técnicas, pois permite reduzir consideravelmente as perdas que, devido ao aquecimento, sofrem os circuitos elétricos, decorrentes da resistência à corrente dos condutores normais. Posteriormente, foram sucessivamente identificadas propriedades supercondutoras em 25 elementos químicos, entre eles o chumbo e o estanho, e milhares de ligas metálicas e compostos químicos.

A utilização industrial dos supercondutores, contudo, apresentava dificuldades de ordem prática, pois as temperaturas de transição para a supercondutividade, no caso dos materiais conhecidos, se situavam abaixo de 20 K. Para obtê-las, era necessário empregar dispendiosos e pouco práticos tanques de hélio líquido. Alguns desses materiais  - chamados supercondutores de tipo II - perdem suas propriedades e passam a um estado de condução normal quando expostos a campos magnéticos muito fortes, mesmo quando se mantém a temperatura bem abaixo do ponto de transição.

A supercondutividade foi explicada em 1957 como consequência do acoplamento de dois elétrons, partículas elementares de carga elétrica negativa  responsáveis pela condução elétrica, que constituem os pares de Cooper. Esses pares se movem nas superfícies dos microcristais da rede cristalina dos materiais supercondutores sem sofrerem colisões nem perturbações que reduzam a energia que transportam.

Até 1987 usavam-se os supercondutores principalmente para fazer fios condutores de correntes em magnetos supercondutores. Como os supercondutores só conservam suas propriedades a temperaturas muito baixas, era preciso refrigerar os magnetos a hélio líquido, processo caro e trabalhoso. Foi então que surgiram os novos materiais - as cerâmicas e ligas supercondutoras, que mantêm a supercondutividade a temperaturas muito menos baixas e podem, portanto, ser resfriadas com um material bem mais abundante e barato, o nitrogênio líquido.

A partir de então, multiplicaram-se os estudos sobre os supercondutores e pesquisaram-se numerosos novos materiais capazes de manter a supercondutividade a temperaturas cada vez mais altas. No Brasil, o Instituto de Física da Universidade de São Paulo empenhou-se nessa pesquisa e em 1987 físicos de São Carlos (SP) chegaram a conseguir supercondutividade a -170°C.

A supercondutividade a temperaturas mais altas abre possibilidades imensas para a tecnologia, pois entre as principais vantagens oferecidas por dispositivos fabricados com supercondutores se incluem a baixa dissipação de calor, a grande velocidade de operação e a alta sensibilidade. Com o avanço das pesquisas, pode vir a ser possível fabricar fios que transmitam eletricidade sem perda, baterias que não descarreguem, conexões entre pastilhas e placas de circuitos integrados que aumentem sua velocidade e reduzam o calor nos computadores, além de um sem-número de dispositivos até então impensáveis.

Em 1995, cientistas americanos criaram um novo tipo de material supercondutor, um filme capaz de conduzir cem vezes mais eletricidade do que qualquer material do gênero. Com capacidade para operar em fortes campos magnéticos, o novo material transporta um milhão de ampères por centímetro quadrado e é suficientemente flexível para ser conduzido através de cabos elétricos.

www.klimanaturali.org