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Superwires - Nanotechnologie in der Elektroindustrie

 

Superwires - Nanotechnologie in der ElektroindustrieSpezialisten des Allrussischen Forschungsinstituts für anorganische Materialien, benannt nach dem Akademiker A.A. Bochvara entwickelte die Technologie zur Herstellung der neuesten Superdrähte. Das Wesentliche der Technologie ist die sequentielle Montage von Bimetall-Verbundknüppeln mit anschließender Verformung. Dies ermöglicht es, Band-Niobfasern mit einer Dicke von nur 6 bis 10 nm in die Matrix eines gewöhnlichen Kupferdrahtes einzubauen.

Das Ergebnis ist ein Verbunddraht mit einem Querschnitt von 2 x 3 mm, in dem bis zu 400 Millionen dieser feinsten Niobfasern vorhanden sind. Der resultierende Draht zeichnet sich durch eine ungewöhnlich hohe mechanische Festigkeit von deutlich mehr als 500 MPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 65-85% der Leitfähigkeit von reinem Kupfer aus, die durch einen geringen Abstand zwischen den Fasern erreicht wird, vergleichbar mit der durchschnittlichen Weglänge der Elektronen in der Kupfermatrix.

Zusammen mit RUSNANO wurde die Nanoelektro-Anlage in Russland in Betrieb genommen

Als Superdrähte gelten Drähte mit einer Zugfestigkeit von mehr als 400-450 MPa, deren elektrische Leitfähigkeit 40 bis 80% des Wertes dieses Wertes des entsprechenden reinen Kupfers beträgt. Im Sommer 2012 wurde zusammen mit RUSNANO im Rahmen seiner industriellen Tätigkeit in Russland die Nanoelektro-Anlage in Betrieb genommen. Die Produktion derart hochfester nanostrukturierter Drähte mit einem geplanten Volumen von bis zu 50 Tonnen pro Jahr begann.

Das Projektbudget belief sich auf 1,02 Milliarden Rubel. Eine Reihe ausländischer Unternehmen, darunter auch Schiffbauunternehmen, haben ihr eigenes Interesse an der Anschaffung von Superdrähten aus russischer Produktion, da neue Produkte ihre auf dem Markt vorhandenen Analoga erheblich übertreffen.

Super Wire Gerät

Superdrähte werden heute vor allem von Wissenschaftlern benötigt, um supermächtige Elektromagnete zu erzeugen. Die Projektpartner sind: CERN, Kurchatov-Institut, Nationales Labor für hohe Magnetfelder, Los Alamos, USA, Rossendorf-Forschungszentrum, Dresden, Russische Eisenbahnen, VNIIKP, ALPHISICA GmbH.

Im März 2012 wurde im Labor von Los Alamos ein Weltrekord aufgestellt, bei dem ein auf russischen Superdrähten basierender Elektromagnet eine Induktion von 100 Tesla zeigte, was 2 Millionen Mal größer ist als das Magnetfeld der Erde. Darüber hinaus sind Branchen wie Robotik, Mikroelektronik, Schiffbau, Flugzeugbau und andere wichtige High-Tech-Branchen an der Verwendung von Superdrähten interessiert.

nanostrukturierte Drähte

Wenn Sie das neue Verbundmaterial mit Kupfer, Bronze, Messing vergleichen, werden die Vorteile deutlich. Reines Kupfer hat eine außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit (schlechter als Silber), aber die Zugfestigkeit von Kupfer beträgt nur 220-270 MPa.

Die Leitfähigkeit von Bronze beträgt nur 17% der Leitfähigkeit von reinem Kupfer, aber die Zugfestigkeit von 400-970 MPa. Messing hat eine Zugfestigkeit von 380-880 MPa, aber seine elektrische Leitfähigkeit ist doppelt so niedrig wie die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer.

Was das neue Material der Supraleiter betrifft, so erreicht die Zugfestigkeit hier 1200 MPa, und die elektrische Leitfähigkeit ist der elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer nur geringfügig unterlegen.

Supraleiter mit hohen mechanischen Eigenschaften sind daher für Hochfeld-Impulsmagnete und Magneto-Impulsinduktoren, für die Luft- und Raumfahrttechnik, für die Marine- und Verteidigungsindustrie sowie für Fahrdrähte für Hochgeschwindigkeitszüge einfach unverzichtbar.

Die Stärke der Drähte ist auch einfach in unseren klimatischen Bedingungen wichtig, in denen nasser Schnee und ein starker Wind häufig zu Stromleitungsbrüchen führen, die mit Stromausfällen in Siedlungen und langwierigen Reparaturarbeiten behaftet sind. Mit der Zeit werden nanostrukturierte Drähte mit ziemlicher Sicherheit zur Lösung dieses Problems beitragen.

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Alles ist gut, aber nichts wird über die Kosten gesagt

     
    Kommentare:

    # 2 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Bei allen Vorteilen dieser Drähte ist ihr Hauptnachteil das hohe Gewicht, das ein kritischer Parameter für Stromleitungen ist, und ihre Kosten, die um ein Vielfaches höher sind als die Kosten herkömmlicher Drähte.