Ciencia e Ingeniería De Materiales - 2017256-4Resumen Artículo Científico - Cerámicas Superconductoras de Alta Temperatura

El fenómeno de la superconductividad a altas temperaturas, ha revolucionado la ciencia y tecnología moderna, y la podemos definir como una propiedad donde la materia no posee resistencia eléctrica, que en un contexto técnico significa que no hay pérdida de energía al pasar la corriente eléctrica a través de un material superconductor.

La superconducción nació hace relativamente poco, en 1911, con ayuda de los físicos holandeses Heike Kamerlingh Onnes y su discípulo Gilles Holst. Su descubrimiento abrió toda una rama en la física moderna, creando aplicaciones que antes eran consideradas imposibles o de ciencia ficción.

En el año de 1986 en el laboratorio de IBM en Ruschlikon (Suiza), los científicos Alex Muller y George Bednorz, sintetizaron el que se considera el primer superconductor cerámico (compuesto de lantano, bario, cobre y oxígeno, del grupo de las perovskitas), el cual cuenta con Tc de 30ºK (–243ºC); el desarrollo de este nuevo material los hizo acreedores del premio Nobel de física en 1987. Después de este gran salto en la investigación de semiconductores, los precios de operación se redujeron considerablemente dado que ya no era necesario el uso de helio líquido para llegar a las temperaturas deseadas, fue entonces cuando se empezó a usar el nitrógeno líquido, que en efecto es más abundante.

Los primeros superconductores de alta temperatura consistían en óxidos de cobre, bario y lantano. Bednorz y Müller descubrieron esta nueva familia de compuestos cuya temperatura crítica era considerablemente superior a todas las anteriores. En pocos años se encontraron compuestos con Tc cerca de los 150 ºK.

Hoy día podemos clasificar a los materiales superconductores conocidos en tres grupos:

Elementos: Donde se encuentran los metales que poseen esta propiedad. Aleaciones: Compuestos intermetálicos y semiconductores como el MgB2

Superconductores De Alta Temperatura (HTSC)

En marzo del 2008 se encontró que un compuesto que tiene propiedades superconductoras alrededor de 185.6 ºK y más recientemente el compuesto (Sn5In) Ba4Ca2Cu11Oy con una Tc de 218 ºK.

Los superconductores además de clasificarse por clases, también pueden ser clasificados por tipos, dependiendo de cómo pasan del estado superconductor al normal al aplicar un campo magnético Bext > Bc. Teniendo en cuenta ese parámetro existen dos tipos:

SEDE BOGOTÁFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica

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Tipo I (Superconductores Blandos)Se dice que un material es un superconductor de tipo I cuando el campo

magnético externo Bext supera el valor crítico Bc, es en ese punto donde el estado de diamagnetismo se pierde. Usualmente esta clase de materiales intentan expulsar el campo magnético de su interior, por lo que el campo magnético en su interior siempre es nulo, mientras este se estabilice en el estado de superconductividad. La aplicación de un campo magnético externo aplicado a un superconductor tipo I puede tener dos comportamientos; o bien el campo tiene intensidad suficiente para promover la transición de fase, destruir la superconductividad y penetrar en el material, o el superconductor se protege del campo aplicado y automáticamente aparecen corrientes superconductoras internas que apantallan el campo externo y le impiden entrar en el material (efecto Meissner).

Tipo II (Superconductores duros o de Campo Intenso)El comportamiento de los superconductores de tipo II se pude tratar

como una situación entre el estado de Meissner y el normal. Este tipo de materiales experimentan una transición gradual de la imantación diamagnética desde un campo crítico inferior Bc1 hasta un campo crítico superior Bc2. Esa transición se presenta cuando el campo magnético puede penetrar en su interior sin que el material deje de ser superconductor

Cuando Bext > Bc1, filamentos muy delgados de material vuelven a su estado normal de resistividad, mientras que un cilindro de flujo magnético se centra en cada uno de los filamentos. A este estado se le denomina estado mixto o estado vórtice (de Abrikosov). En dicho estado, se dice que hay un "Efecto Meissner Incompleto"; en el coexisten zonas en estado superconductor y zonas en estado normal.

Resulta claro que, gracias a los avances que ha tenido el campo de los superconductores hoy se puede contar con aplicaciones prácticas de gran utilidad, algunas aún lejos de su masificación, como los cables superconductores de alta temperatura (HTS) y los procesadores cuánticos, otras en cambio, son utilizadas en masa como las máquinas de resonancia magnética usadas en los hospitales y centros de salud. Dentro de las muchas aplicaciones no hay que dejar de lado los trenes de suspensión electromagnética y electrodinámica

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