Flinterdun en supergeleidend

Experimentele fysici aan de Universität des Saarlandes hebben een flinterdunne nanostof met suprageleidende eigenschappen ontwikkeld en daarmee een nieuwe klasse van supergeleiders geschapen.

Het materiaal transporteert elektrische stroom vanaf -200°C zonder verliezen, laat magneten zweven en schermt magneetvelden af. Het bijzondere is dat de onderzoekers daarbij vezels met supergeleidende nanodraden tot één stof hebben verwerkt, dat net zo flinterdun, buigzaam en flexibel is als vershoudfolie. Dit maakt nieuwe soorten coatings mogelijk, bijvoorbeeld voor de ruimtevaart en de medische wereld.

Zwart papier?

Op het eerste gezicht ziet het er niet spectaculair uit wat de experimentele fysici in Saarbrücken hebben ontwikkeld. Het materiaal ziet er uit als een verkoold stuk papier, maar het onopvallende blad is een supergeleider.

De momenteel gangbare supergeleiders zijn star, bros en hebben een hoge dichtheid, wat ze zwaar maakt. De onderzoekers in Saarland hebben de supergeleidende eigenschappen in een dunne buigzame folie gestopt. De stof is een weefsel uit kunststofvezels en hoge temperatuur supergeleidende nanodraden. Dat maakt het materiaal net zo handelbaar als vasthoudfolie.

Theoretisch zou het materiaal in elke grootte kunnen worden vervaardigd. Hiervoor hebben de onderzoekers minder bronnen nodig dan de gewoonlijk voor supergeleiding gebruikte keramische materialen, wat het vlechtwerk eenvoudiger maakt.

Vooral het lage gewicht van de folie is een voordeel. Met een dichtheid van 0,05 g/cm3 is het materiaal zeer licht, ongeveer een honderdste van een conventionele supergeleider. Daarmee is het overal interessant waar het op gewicht aankomt, bijvoorbeeld in de ruimtevaart. Maar ook in de medische techniek zou het kunnen worden toegepast. Als nieuw soort coating zou het ook bij lage temperaturen elektromagnetische velden kunnen afschermen, in flexibele kabels worden toegepast of voor wrijvingsloos glijden kunnen zorgen.

Elektrospinnen

Om het nieuwe soort materiaal te kunnen weven, hebben de experimentele fysici een methode gebruikt die 'elektrospinnen' wordt genoemd en gewoonlijk voor polymeren wordt gebruikt. De onderzoekers persen daarbij een vloeibaar uitgangsmateriaal door een zeer fijne spuitneus die onder elektrische spanning staat. Hieruit komen nanodraadvezesld die duizend maal dunnen zijn dan een haar – ongeveer 300 nm en minder.

Vervolgens verhitten ze het vlechtwerk zodanig dat supergeleiders in de juiste samenstelling ontstaan. Ze bestaan uit yttrium-barium-koperoxide of vergelijkbare verbindingen.