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

Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam
Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng nhận danh hiệu Giáo sư danh dự Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga
Sáng 30/4/2026, tại Trường Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga (MPEI), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã vinh dự đón nhận danh hiệu Giáo sư danh dự của MPEI. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng là công dân đầu tiên của Việt Nam được trao tặng danh hiệu Giáo sư tại MPEI, đứng trong bảng danh dự cùng với các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới.
51 năm thống nhất đất nước: Khơi thông nguồn lực tri thức trong kỷ nguyên mới
Thông tấn xã Việt Nam giới thiệu bài phỏng vấn với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) về vai trò của lực lượng trí thức và những giải pháp đột phá để hiện thực hóa khát vọng hùng cường vào năm 2030 và 2045.
Phát huy vai trò nòng cốt của trí thức KH&CN tỉnh Cà Mau
Đại hội đại biểu Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Cà Mau lần thứ I, nhiệm kỳ 2026 - 2031 tổ chức thành công thực sự đã mở ra một không gian mới để hội tụ sức mạnh, tâm huyết và trí tuệ của đội ngũ trí thức tỉnh nhà, định hình con đường kiến tạo và phát triển trong kỷ nguyên mới của đất nước.
Công bố Quyết định bổ nhiệm Giám đốc, Tổng biên tập Nhà xuất bản Tri thức
Ngày 28/4, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Công bố quyết định về công tác cán bộ. Tại hội nghị, TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã trao Quyết định bổ nhiệm bà Bùi Thị Thu Hằng, Phó Giám đốc phụ trách, Phó Tổng biên tập NXB Tri thức giữ chức vụ Giám đốc, Tổng biên tập NXB Tri thức.
Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tổ chức Hội nghị Ban Thường vụ - Ban Chấp hành tháng 4/2026
Ngày 28/4, tại Hà Nội, Đảng bộ Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (LHHVN) tổ chức Hội nghị Ban Thường vụ - Ban Chấp hành nhằm đánh giá kết quả công tác, đồng thời triển khai các nhiệm vụ trọng tâm, tạo chuyển biến mạnh mẽ trong công tác xây dựng Đảng và chuẩn bị cho Đại hội LHHVN nhiệm kỳ mới.
Nâng tầm sức mạnh văn hóa vùng Đất Tổ - Động lực quan trọng cho phát triển bền vững
Phát triển văn hóa và con người là nền tảng tinh thần, nguồn lực nội sinh, động lực cho phát triển nhanh bền vững. Quan điểm đó tiếp tục được khẳng định mạnh mẽ trong Nghị quyết số 80-NQ/TW của Bộ Chính trị. Nghị quyết nhấn mạnh văn hóa phải thấm sâu vào đời sống xã hội, gắn kết hài hòa với chính trị, kinh tế, môi trường, quốc phòng, an ninh, đối ngoại; thực sự trở thành sức mạnh mềm của quốc gia.
Chủ tịch Phan Xuân Dũng dự Đại hội đại biểu Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cà Mau lần thứ I
Ngày 23/4, Đại hội đại biểu Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cà Mau lần thứ I, nhiệm kỳ 2026-2031 đã thành công tốt đẹp. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng chúc mừng, đánh giá cao những nỗ lực rất lớn của Liên hiệp Hội tỉnh, đồng thời nhấn mạnh yêu cầu đẩy mạnh TVPB, ĐMST&CĐS, lan tỏa tri thức KH&CN, phục vụ trực tiếp đời sống người dân địa phương.