Deneysel durumda olan ve Koreli bilim adamları tarafından duyurulan dünyanın ilk ortam sıcaklığı süper iletkeni LK-99’un başta güç olmak üzere savunma, iletişim, ulaşım ve sağlık teknolojileri gibi birçok dalda kullanılması ile bilinenin artması bekleniyor. verimlilik kavramları büyük ölçüde değişecektir.
Temmuz ayının sonunda Koreli bilim adamları, “dünyanın ilk ortam sıcaklığı süper iletkeninin oda sıcaklığında sentezini” ilan eden bir makale yayınladılar.
Mevcut ekipmanlarla tasarlanan elektrik şebekelerinde iletimden kaynaklanan kayıplar ABD’de yüzde 5 seviyesinde. LK99 elektrik iletimi için bir kablo haline getirilebilir ve kullanılabilirse, dünya çapında ortalama yüzde 8 olan kayıp ve kaçak oranı önemli ölçüde azaltılabilir.
Farklı ülkelere ve sıcaklık değerlerine göre artan veya azalan kayıpları sıfıra yakın seviyelere indirmek ve iletimi çok daha verimli hale getirmek için süperiletken malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bir elektrik akımı, herhangi bir kaynaktan güç almadan süper iletken cihazdan akmaya devam edebilir.
Bilgisayar çiplerinin verimlilik maliyetlerinden 100 kat daha verimli olduğu düşünülen süper iletken malzemeli çiplerin bilgi merkezlerini daha çevreci hale getireceği ve yeniden yapılandıracağı hesaplanıyor.
Süperiletkenlerin iletişim, endüstri ve sağlık teknolojilerinde kullanılmasıyla birlikte verimlilik ve hız özelliklerinin önemli ölçüde artması beklenmektedir.
Süper iletkenlik nasıl oluşur?
Ankara Üniversitesi Süperiletken Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi’ndeki bilgilere göre süperiletkenlik, bir malzemenin sıcaklığının bariz bir fiyatın altına düşmesi durumunda direncinin tamamen sıfır olması anlamına geliyor. Süper iletken malzemeleri teknolojik olarak öne çıkaran iki değerli özellik vardır. Buna göre elektriksel olarak gerçek akıma sıfır direnç gösterirler ve sıradan iletkenlere göre oldukça yüksek akım taşıma kapasitelerine sahiptirler.
Süperiletkenlerin bu özelliklere sahip olması, bu malzemelerin enerji dalında, özellikle elektrik akımının taşınması ve depolanmasında, güçlü mıknatısların, jeneratörlerin ve elektrikle çalışan hassas cihazların üretiminde değerli bir rol oynamasına neden olur.
Öte yandan, yüksek frekanslarda son derece düşük dirençleri, çok düşük sinyal dağılımı ve ışığı yakın hızlarda sinyal taşıyabilmeleri, onları haberleşme, askeri hedefler (savunma sanayinde) ve mikrodalga teknolojileri için değerli kılmaktadır.
Elektrik akımını dirençsiz ve kayıpsız ileten, hatta yüksek frekanslarda çok düşük direnç gösteren süperiletkenler, devre elemanlarında veya daha geniş anlamda devre veya cihazlarda ısınma sorununu da ortadan kaldırır.
“Süper iletkenlik için soğutma gereklidir”
Sinop Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Güç Sistemleri Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Şükrü Çelik, Türkiye’de birçok üniversitede süperiletkenlik ile ilgili araştırmaların yapıldığını söyledi.
Çelik şöyle devam etti:
“Süper iletkenlik, malzemelerin belirli bir sıcaklığın altında süper iletken hale gelme yeteneğidir. Süper iletkenliğe ulaşmak için malzemenin soğutulması gerekir. Genellikle bu sıcaklık yaklaşık 4 kelvindir. Yani -268 santigrat dereceye eşittir. Örneğin, MRI manyetik rezonans görüntüleme. İlgili ekipman değiştirilirse MR yapılabilir. LK-99 kullanılırsa soğutma sistemi kullanılmadan bu sistem çalışabilecektir.”
Süper iletkenlerin elektrik enerjisi tüketimi ve süreklilik açısından büyük avantajlara sahip olduğunu belirten Çelik, elektrik motorlarında yüksek güce ulaşmak için yüksek akım veya bobinlerdeki sargı sayısının artırılması gerektiğini anlattı.
Çelik, akım arttığında bakır kabloların ısınması sonucu güç kaybının artacağını, belirli bir sıcaklığa geldiğinde kullanılamaz hale geleceğini, sarım sayısı arttıkça hacminin ve kütlesinin arttığını belirten Çelik, ve süperiletkenlerin bu konuların analizine katkıda bulunacağı.
“Bu malzeme kullanılabilirse ilgili sıcaklığın altında örneğin oda sıcaklığında küçük hacimli yüksek torklu motorlar elde etmek mümkün olacaktır. Günümüzde elektrik motorlarının kullanılmadığı yer yoktur. Bu malzeme ticarileştirilirse elektriğin kullanıldığı her alanda büyük avantaj sağlayacak.Ayrıca bakır tellerde olduğu gibi güç kaybı da olmayacak.”
Bilim dünyasında “oldukça iddialı” olarak nitelendirilen bu gelişmenin birçok alanda “çığır açıcı” olabilmesi için özellikle güç, geçerlilik ve güvenilirlik testlerinin olumlu olması gerekiyor.
Altın, gümüş, bakır gibi iletkenlerin direnci sıcaklık düştükçe azalırken, sıcaklık mutlak sıfıra (mümkün olan en düşük sıcaklık) yaklaştığında bile direnç sıfıra düşmez. Süper iletken malzemelerde, sıcaklık belirli bir değerin altına düştüğünde malzeme süper iletken yani elektrik akımına karşı düşük dirençli ve yüksek akım taşıma kapasiteli hale gelir.
