Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ sáu, 20/01/2006 00:54 (GMT+7)

Chất siêu dẫn xâm nhập vào cuộc sống

Cách đây gần một thế kỷ, nhà vật lý người Hà Lan Heike Kamerlingh Onnes làm giới khoa học sửng sốt khi ông phát hiện: nếu làm lạnh các kim loại nhất định tới nhiệt độ cực thấp, điện sẽ chạy qua đó mà không mất đi một chút năng lượng nào. Tuy nhiên, trở ngại duy nhất là không thể thương mại hoá công nghệ đó bởi kim loại phải bị đóng băng. Ngày nay, các chất siêu dẫn tương tự như chất mà Onnes đã khám phá đang được thử nghiệm nhằm giảm mạnh nguy cơ mất điện trên diện rộng. Robert Hawsey, Giám đốc Trung tâm công nghệ siêu dẫn thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia (Mỹ), cho biết: Sau gần 20 năm phát triển, một thế hệ các chất siêu dẫn mới chuẩn bị thoát khỏi phòng thí nghiệm và hoá thân thành những ứng dụng quy mô lớn”.

Chất siêu dẫn có nhiều đặc tính rất hấp dẫn. Chúng không có điện trở. Về nguyên tắc, ngay khi điện bắt đầu chạy trong mạch siêu dẫn, nó có thể chạy gần như mãi mãi. Chất siêu dẫn có thể mang nhiều điện hơn so với dây và cáp tiêu chuẩn cùng kích cỡ. Do vậy, các thiết bị siêu dẫn có thể nhỏ hơn nhiều so với bộ phận bình thường. Chẳng hạn một động cơ điện thông thường, được sử dụng để đẩy chận vịt tàu khu trục của hải quân, có thể nặng tới 200 tấn nhưng một động cơ siêu dẫn mạnh tương tự chỉ nặng có 75 tấn. Ngoài ra, chất siêu dẫn không tiêu hao điện năng do nhiệt nên động cơ hoặc chíp máy tính siêu dẫn sẽ hoạt động hiệu quả hơn nhiều.

Tuy nhiên, để chất siêu dẫn được ứng dụng rộng rãi, có một số trở ngại. Chất siêu dẫn “khó tính” hơn so với các thiết bị điện tiêu chuẩn. Nếu dòng diện mà nó mang hoặc điện trường nó gặp phải quá mạnh, chất siêu dẫn sẽ biến thành dây dẫn bình thường trong nháy mắt. Vấn đề thứ hai là làm lạnh. Để làm cho chất siêu dẫn này hoạt động, Onnes đã sử dụng heli lỏng ở 4 độ Kelvin (4 độ trên độ không tuyệt đối - điểm mà tại đó các phân tử ngừng chuyển động). Vào giữa những năm 1980, các chất siêu dẫn truyền thống đã có mặt trên thị trường. Tuy nhiên, chi phí cao của việc làm lạnh chúng xuống nhiệt độ của heli lỏng đã ngăn cản bước đường xâm nhập vào cuộc sống của chúng.

Sau đó, năm 1986, hai nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm của IBM đã phát hiện một hợp chất gốm mất điện trở ở 35 độ K. Ngay lập tức, khám phá của họ đã thúc đẩy hàng loạt nghiên cứu khác. Trong vòng vài tuần sau đó, nhiều nhóm khác đã tìm ra những vật liệu gốm siêu dẫn ở 94 độ K và có thể làm lạnh chúng bằng nitơ lỏng rẻ tiền hơn. Kể từ đó, các vật liệu gốm khác dẫn điện ở nhiệt độ hơn 130 độ K đã được phát hiện. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là làm thế nào để biến gốm thành dây dẫn.

Cái “khó ló cái khôn” các công ty American Superconductor ở Mỹ và Sumitomo Electric của Nhật Bản đã vượt qua trở ngại trên bằng cách thiết kế các “sợi dây” giống như băng từ để sử dụng trong dây cáp, động cơ và các thiết bị giúp ổn định dòng điện được cung cấp. Chẳng hạn Cục điện lực Tennessee Valley (TVA) đang thử nghiệm một thiết bị do American Superconductor chế tạo. Thiết bị giúp duy trì hiệu điện thế ổn định trên mạng truyền tải. Nếu thành công, cơ quan này dự định lắp thêm năm chiếc nữa. Terry Boston, Phó chủ tịch TVA, cho biết: “Cho đến nay chúng tôi rất hài lòng với kết quả thử nghiệm”.

Hải quân Mỹ cũng đang có nhiều dự án trong lĩnh vực ứng dụng chất liệu siêu dẫn. Họ đang thử nghiệm động cơ siêu dẫn nguyên mẫu của American Superconductor có công suất 5.000 mã lực. Để có thể dành phần lớn không gian trên tàu cho con người, vũ khí và thiết bị điện tử, họ cần có các động cơ càng nhỏ càng tốt. Khi đã nắm được công nghệ động cơ siêu dẫn, phương pháp tương tự cũng có thể sử dụng để sản xuất máy phát điện siêu dẫn có quy mô nhỏ gọn. Có thể sử dụng những máy phát điện này để cung cấp năng lượng cho vũ khí thế hệ mới trên tàu và máy bay. Kỹ thuật mới cũng có thể được sử dụng để phóng máy bay từ hàng không mẫu hãm.

Cho tới nay, các thiết bị nguyên mẫu được thử nghiệm trong quân sự và dân sự đã được chế tạo nhờ có dây siêu dẫn thế hệ 1. Chẳng bao lâu nữa, lô hàng dây siêu dẫn thế hệ hai đầu tiên, với các đặc tính dẫn điện, từ và cơ học tốt hơn cũng như rẻ tiền hơn, sẽ được tung ra thị trường. American Superconductor dự định xuất lô hàng dây siêu dẫn thế hệ hai đầu tiên trong vòng 6 - 9 tháng tới. Các công ty khác, trong đó có Sumitomo cũng theo sát nút. Thậm chí khi dây siêu dẫn thế hệ hai chưa xuất hiện thì các nhà nghiên cứu đã tập trung vào thế hệ ba. Thế hệ ba sẽ có giá thành hạ hơn cũng như hiệu suất cao hơn. Chất siêu dẫn sắp xuất hiện dưới dạng những ứng dụng quy mô lớn.

Một vài ứng dụng điển hình của chất siêu dẫn

Tàu đệm từ:Nam châm siêu dẫn cực mạnh sẽ nhỏ hơn và tiêu hao ít năng lượng hơn so với nam châm điện thông thường.

Siêu máy tính:các công tắc siêu dẫn tí hon có thể giúp máy tính đạt tốc độ 1 nghìn tỷ thao tác mỗi giây.

Bom điện tử: Từ trường phát sinh từ chất siêu dẫn tạo ra xung, làm tê liệt thiết bị điện tử. Một thiết bị như vậy đã được sử dụng trong năm 2003 khi quân đội Mỹ tấn công một đài phát thanh truyền hình ở Irăc.

Nguồn: Khoa học vàĐời sống, số 3 (1721), ngày 10 /1/2005

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Nghệ An: Ông Đậu Quang Vinh giữ chức vụ Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh Nghệ An
Trong hai ngày 29-30/12, tại tỉnh Nghệ An, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Nghệ An (Liên hiệp Hội tỉnh Nghệ An) đã tổ chức thành công Đại hội Đại biểu lần thứ VII, nhiệm kỳ 2025-2030. Ông Đậu Quang Vinh đã được Đại hội tín nhiệm bầu giữ chức Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh khoá VII, nhiệm kỳ 2025-2030.
WFEO: Kênh kết nối cộng đồng kỹ sư quốc tế và cơ hội tham gia của cộng đồng kỹ sư Việt Nam
Trong một thế giới ngày càng phụ thuộc vào các giải pháp kỹ thuật để giải quyết những thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu, đô thị hóa và chuyển đổi số, vai trò của các kỹ sư trở nên then chốt hơn bao giờ hết. Đứng sau sức mạnh tập thể của hơn 30 triệu kỹ sư trên toàn cầu là Liên đoàn các Tổ chức kỹ sư Thế giới (World Federation of Engineering Organizations - WFEO).
Trung tâm SUDECOM nâng cao chuỗi giá trị nông nghiệp cho cộng đồng
Sáng ngày 29/12, Trung tâm Hỗ trợ Phát triển Bền vững Cộng đồng các Dân tộc Miền núi (Trung tâm SUDECOM) đã tổ chức hội nghị tổng kết dự án “Hỗ trợ mô hình sinh kế và nâng cao năng lực tiếp cận chuỗi giá trị nông nghiệp cho cộng đồng nhằm góp phần tăng thu nhập và bình đẳng giới tại 3 xã Lương Thịnh, Thác Bà, Yên Bình, tỉnh Lào Cai”.
VUSTA nhận Bằng khen của Bộ Ngoại giao vì những đóng góp tiêu biểu trong công tác đối ngoại nhân dân 2025
Phát biểu tại Hội nghị tổng kết công tác đối ngoại nhân dân 2025, Phó Chủ tịch VUSTA Phạm Ngọc Linh khẳng định đội ngũ trí thức KH&CN đã có những đóng góp tích cực vào những thành tựu chung của công tác đối ngoại nhân dân 2025. VUSTA cam kết tiếp tục phát huy vai trò nòng cốt trong đối ngoại nhân dân, góp phần thúc đẩy hợp tác quốc tế về KH&CN, ĐMST&CĐS trong giai đoạn phát triển mới của đất nước.
An Giang: Hoàn thiện khung hệ giá trị văn hóa trong kỷ nguyên mới
Ngày 26/12, Trường Chính trị Tôn Đức Thắng phối hợp với Ban Tuyên giáo và Dân vận Tỉnh ủy tổ chức hội thảo: “Xây dựng và phát huy hệ giá trị văn hóa, con người An Giang thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh trong kỷ nguyên mới”. TS. Hồ Ngọc Trường - Tỉnh ủy viên, Hiệu trưởng Trường Chính trị Tôn Đức Thắng; Bà Nguyễn Thị Hồng Loan - Phó Trưởng Ban TG&DV Tỉnh ủy đồng Chủ trì hội thảo
Đảng, Nhà nước tặng quà nhân dịp chào mừng Đại hội XIV của Đảng và Tết Bính Ngọ
Thủ tướng Phạm Minh Chính vừa ký công điện số 418 ngày 28/12/2025 về việc tặng quà của Đảng, Nhà nước nhân dịp chào mừng Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng và Tết Nguyên đán Bính Ngọ năm 2026 cho người có công với cách mạng, các đối tượng bảo trợ xã hội, hưu trí xã hội và đối tượng yếu thế khác.
Lào Cai: Hội nghị triển khai nhiệm vụ trọng tâm năm 2026
Chiều 28/12, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh tổ chức hội nghị Ban Chấp hành nhằm đánh giá công tác lãnh đạo, chỉ đạo thực hiện nhiệm vụ năm 2025; thảo luận, thống nhất phương hướng nhiệm vụ trọng tâm năm 2026 và quyết định một số nội dung theo thẩm quyền.