Optimierter neuartiger Supraleiter
Die einzigartige Eigenschaft von Supraleitern besteht darin, dass sie so gut wie keinen elektrischen Widerstand aufweisen (also nahezu ideale Leitfähigkeit), was sie für eine Vielzahl von bestehenden und zukünftigen Anwendungen interessant macht. Herkömmliche Supraleiter erreichen diese besondere Eigenschaft, wenn sie bis fast zum absoluten Nullpunkt runtergekühlt werden. Dafür braucht man eine kryogene Flüssigkeit wie etwa flüssigen Stickstoff oder Helium. Hochtemperatursupraleiter (HTS) verfügen über ihre Leitfähigkeit bereits bei relativ hohen Temperaturen - immer noch sehr niedrig, aber viel weniger kalt im Vergleich zu herkömmlichen Supraleitern. Während bei HTS keine kostspielige Kühlung mehr gebraucht wird, haben sie doch auch einen großen Nachteil: die Sprödigkeit der entsprechenden Materialien. Wenn diese schwierig zu flexiblen Drähte geformt werden können, steigen Arbeitskosten und Materialverlust. Magnesiumdiborid (MgB2), ein erst kürzlich entdecktes supraleitendes Material mit der höchsten bekannten Übergangstemperatur (Eintritt der Supraleitfähigkeit), hat viel Begeisterung hervorgerufen. MgB2 könnte sich für zahlreiche Anwendungen mit mittleren Magnetfeldern wie etwa für die Magnetresonanztomographie (MRT) zum vorherrschenden Material entwickeln. Europäische Unternehmen spielen bereits eine dominierende Rolle im MRT-Bereich und der Einsatz von kostengünstigem MgB2 könnte die Wettbewerbsfähigkeit Europas auf diesem großen globalen Markt wesentlich verbessern. Darüber hinaus könnte die Energiewirtschaft, insbesondere im Zusammenhang mit flüssigem Wasserstoff, wesentlich von den finanziellen, ökologischen und funktionellen Vorteilen durch den Einsatz von MgB2 profitieren. Mit dem von ihnen initiierten Projekt Hipermag wollten EU-Forscher die Leistungsfähigkeit von MgB2 verbessern und somit gewerbliche Anwendbarkeit und Marktdurchdringung erhöhen. Die Forscher konnten die Mikrostruktur von Vorstufenpulvern optimieren und damit eine verbesserte Supraleitfähigkeit von kohlenstoffdotierten nanoskaligen Vorprodukten und Drähten (Monofilamentbänder) demonstrieren. Mithilfe neuer Verarbeitungstechniken für Pulver konnten dann Multifilamentleiter in metallischen Hüllen entwickelt werden. Die Materialien wiesen die verbesserte mechanische Stabilität auf, die bisher gefehlt hatte. Darüber hinaus wurden auch die stromführenden Fähigkeiten verbessert, indem mit einer Vielzahl von spektroskopischen und mikroskopischen Methoden die bevorzugte Ausrichtung der MgB2-Kristallite bestimmt wurde. Schließlich aber bewerteten die Forscher die Stabilität der Supraleiter in Magnetfeldern und lieferten so theoretische Beschreibungen der neuen experimentellen Ergebnisse. MgB2 ist ein faszinierendes supraleitendes Material mit einer Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Die Hindernisse für eine kommerzielle Nutzung wurden durch die Forschungsarbeiten im Rahmen von Hipermag teilweise überwunden. Zukünftige Anwendungen umfassen medizinische Bildgebung und erneuerbare Energien.
