Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Houston đã khám phá được kỹ thuật tạo ra hiện tượng siêu dẫn của vật liệu trong điều kiện áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng.
Hiện tượng siêu dẫn giữa hai hoặc nhiều vật thể có nghĩa là
lượng điện lãng phí bằng không. Điện được chuyển giữa các đối tượng này không mất
năng lượng.
Nhiều nguyên tố và khoáng chất có trong tự nhiên như chì và
thủy ngân có đặc tính siêu dẫn. Những ứng dụng hiện đại, sử dụng các vật liệu
có tính chất siêu dẫn như máy quét cộng hưởng từ (MRI), tàu chạy trên đệm từ
trường, động cơ điện và máy phát điện.
Thông thường, hiện tượng siêu dẫn trong vật liệu xảy ra ở
môi trường nhiệt độ thấp hoặc ở nhiệt độ cao với áp suất rất cao. Mục đích trọng
tâm nghiên cưu là tìm kiếm hoặc chế tạo ra các vật liệu có đặc tính siêu dẫn, truyền
điên năng không tổn thất ở môi trường nhiệt độ phòng, áp suất khí quyến.
Nếu vật liệu đặc tính siêu dẫn nhiệt độ phòng c được áp dụng
trên quy mô lớn, sẽ tạo ra các hệ thống truyền tải điện hiệu suất cao cho ngành
công nghiệp, thương mại và giao thông vận tải, đó là cuộc cách mạng công nghệ.
Công nghệ chất siêu dẫn nhiệt độ phòng với áp suất khí quyển,
nếu thành hiện thực sẽ thúc đẩy nhanh quá trình điện khí hóa trên toàn thế giới
phát triển bền vững. Công nghệ này cho phép hoạt động, sản xuất hiệu quả cao, sử
dụng ít tài nguyên thiên nhiên, giảm chất thải và xả thải để bảo vệ môi trường.
Một vài hệ thống vật liệu siêu dẫn truyền tải điện đang
trong các giai đoạn phát triển khác nhau. Đồng thời, các nhà khoa học tại Đại học
Houston cũng tiến hành nhiều thí nghiệm tìm kiếm hiện tượng siêu dẫn trong môi
trường nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển.
GS Paul Chu, giám đốc sáng lập kiêm nhà nghiên cứu chính tại
Trung tâm Siêu dẫn Texas tại UH và GS Liangzi Deng, trợ lý nghiên cứu chọn FeSe
(Sắt (II) Selenide) cho các thí nghiệm vì có cấu trúc đơn giản và Tc (nhiệt
độ tới hạn của siêu dẫn) cao dưới áp suất lớn.
Thiết bị nghiên cứu thử nghiệm hiện tượng siêu dẫn.
Nghiên cứu của giáo sư Liangzi Deng và Paul Chu của UH tập
trung vào hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ phòng. Ảnh: UH
GS Chu và GS Deng phát triển một quy trình làm nguội bằng áp
suất (PQP), trước tiên hai nhà khoa học tạo áp suất lên các mẫu ở nhiệt độ
phòng để tăng cường tính siêu dẫn, làm mát vật liệu đến nhiệt độ thấp hơn đã chọn,
sau đó giải phóng hoàn toàn áp suất, vật liệu vẫn giữ được những đặc tính siêu
dẫn tăng cường.
Khái niệm PQP không phải là mới, nhưng GS Chu và GS Deng lần
đầu tiên sử dụng PQP để lưu giữ lại tính siêu dẫn tăng cường áp suất cao trong
chất siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS) ở áp suất khí quyển. Kỹ thuật sáng tạo này được
công bố trên Tạp chí Siêu dẫn và Từ tính mới .
Theo GS Chu, chúng ta lãng phí khoảng 10% điện năng trong
quá trình truyền tải, đó là một con số khổng lồ. Nếu sử dụng các chất siêu dẫn
để truyền điện, không bị lãng phí năng lượng, đó là cuộc cách mạng làm thay đổi
thế giới, giao thông và truyền tải điện. Nếu quy trình này được đưa vào khai
thác sử dụng, có thể tạo ra vật liệu truyền điện từ nơi sản xuất đến những địa
điểm cách xa hàng nghìn dặm mà không tổn hao năng lượng.
Quá trình mới lấy ý tưởng từ Pol Duwez, một nhà khoa học vật
liệu, kỹ sư và nhà luyện kim lỗi lạc đã quá cố tại Viện Công nghệ California, đã
chứng minh rằng, hầu hết các hợp kim, sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp đều
không bền hoặc không ổn định về pha hoặc về hóa học ở áp suất khí quyển và nhiệt
độ phòng. Kỹ thuật sáng tạo của GS Chu và GS Deng trong nghiên cứu đã đưa vật
liệu về các pha siêu bền có những đặc tính mong muốn và tăng cường những đặc
tính mà các pha ổn định thiếu.
Những vật liệu này có thể là kim cương, vật liệu in 3D nhiệt
độ cao, photpho đen, đồng berili, được dùng để chế tạo các công cụ, sử dụng trong môi trường
dễ cháy nổ như giàn khoan dầu và thang máy vận tải vật liệu.
Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu là tăng nhiệt độ lên cao
hơn nhiệt độ phòng nhưng vẫn giữ các đặc tính siêu dẫn của vật liệu. Nếu đạt được
kết quả này, sẽ không cần thiết phải áp dụng kỹ thuật làm lạnh cho các thiết bị,
sử dụng vật liệu siêu dẫn như máy MRI.