المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : موصلات العجيبة عديمة المقاومة



أحمد الجابري
06-19-2006, 12:39 PM
الموصلات العجيبة عديمة المقاومة




بدأت الموصلات الفائقة العاملة عند درجات الحرارة العالية تجد لنفسها استخدامات في عالم الواقع

على مدى عدة أشهر في سنة 1987 ، بدا كما لو أن العالم على وشك أن يتغير .فالقطارات يمكن أن تطير على وسائد مغنطيسية ، و الحواسيب ستكون أسرع ، و الطاقة الكهربائية أرخص ، و الماسحات الطبية medical scanners ستنتشر في مكاتب الأطباء ، وغير ذلك كثير .

و السبب وراء هذه التفاؤلات كان اكتشاف نوع جديد من الموصلات الفائقة من قبل باحثين في الشركة IBM بزوريخ . و هذا النوع من الموصلات هو مادة تكاد تكون أعجوبة ، إذ توصل الكهرباء دون أي فقد في الطاقة .كانت الموصلات الفائقة موجودة منذ عام 1911 ، لكن جميع الأنواع المعروفة كانت تعمل عند درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق ، مما جعلها عديمة الجدوى لجميع التطبيقات ما عدا تلك البالغة التخصص .

أدى هذا الاكتشاف إلى مجموعة من الموصلات الفائقة الأكسيدية تعمل عند درجة حرارة أعلى كثيراً من درجة حرارة النتروجين السائل . فالنتروجين السائل يغلي عند درجة الحرارة 77 كلفن ، مما يجعل إنتاجه أرخص كثيراً و التعامل معه أسهل كثيراً من الهليوم السائل الذي يبرّد الموصلات الفائقة المعتادة .و حاليّاً ، بعد أكثر من عقد من اكتشافهم ، هاهم يدخلون سوقين أكثر قرباً للمستهلكين ، هما خطوط نقل الطاقة و الاتصالات اللاسلكية .

تكمن العقبة الكبرى في تصنيع الكبلات التجارية الفائقة الموصلية التي تعمل عند درحات الحرارة العالية في أن المواد خزفية (سيراميكية ) ، و لذلك فهي هشة جداً .و في عام 1987 أدرك خبير المعادن <G. يوريك > [من معهد ماساتشوستس للتقانة ] أنه مثلما يمكن بسهولة سحب الزجاج القابل للكسر للحصول على خيوط رفيعة لصنع ألياف بصرية مرنة ، فإن الشيء نفسه يمكن عمله بالنسبة إلى الموصلات الفائقة .

إن فكرة يوريك الأساسية هي وضع حبيبات صغيرة من المادة الفائقة الموصلية قي أنبوبة فضية قطرها نحو قطر ربع الدولار تقريباً . ثم تسحب هذه إلى خيوط رفيعة تضم إلى بعضها و توضع في أنبوبة فضية أخرىو هذه تسطح لتصبح شريطاً فائق الموصلية يكون مرناً إلى حد معقول و لكنه لا يشبه مطلقاً السلك النحاسي في قابليته للثني .

يتكون الكبل من أنبوبة مجوفة يسري فيها مبرّد النتروجين السائل . و تحيط به طبقات من الأسلاك الفائقة الموصلية ، إضافة إلى عوازل ، و كلها محتواة ضمن زجاجة حافظة للحرارة ذات جدار مزدوج . يبلغ قطر المجموعة كلها خمس بوصات ، و لكنها ستكون أرفع في النماذج الإنتاجية .و مع ذلك فهو أرفع من سلك نحاسي يحمل التيار نفسه ، و هذا هو المهم . و لدى تساوي جميع الظروف فإن الوفر المتحقق باستخدام كبل فائق الموصلية ذي كفاءة أعلى ليس في العادة كبيراً لدرجة تجعله يستحق النفقات . و لكن المكسب الأساسي يكمن في إمكانية دفع كمية ضخمة من الطاقة خلال الموصل الفائق بسبب انعدام الناقلية فيه فهو إذاً يحل المشكلة العويصة التي تواجه مهندسي الطاقة في المدن ، و هي أين يمكن و ضع الأسلاك إن لم يكن في قنوات الكبلات المكتظة . من التطبيقات الأخرى المميزة في مجال الطاقة : المنظومة الفائقة الموصلية لتخزين الطاقة المغنطيسية التي يمكن أن تحد من الاضطرابات في شبكات الكهرباء ، و من ثم المحركات و المحولات الخفيفة الوزن .

بدأت الأدوات الفائقة الموصلية تجد طريقها كذلك كمرشحات في الاتصالات اللاسلكية . فالمرشح المثالي يمرر تردداً واحداً فقط ، و لكن في الواقع فإن المقاومة الكهربائية تجعل المرشحات تمرر مجالاً صغيراً من الترددات . أما المرشحات الفائقة الموصلية فهي أكثر انتقائية بكثير بسبب عدم وجود مقاومة كهربائية فيها . أضف إلى ذلك أن جزءاً أصغر من الإشارة يضيع بين الهوائي و المستقبل ، مما يجعل هذه المرشحات شديدة الحساسية . وهذان العاملان أكثر أهمية في الاتصالات الهاتفية الخلوية التي يجب أن تعمل في طيف راديوي مزدحم إلى أقصى حد ،و أن تلتقط الإشارات من أجهزة إرسال ذات قدرة ضعيفة .

حتى الآن لم تحقق أية شركة ربحاً من الموصلات الفائقة التي تعمل عند درجات الحرارة العالية ، و يظل السعر عقبة أمام القبول الواسع . و لكن مع التقدم المطرد في السوق يمكن أن تصل إلى 30 بليون دولار بحلول عام 2020 فإن تلك الموصلات الفائقة قد تبرر التفاؤل الشديد الذي شهده عام 1987 .

من مجلة العلوم
إعداد : عائشة تمور

NEWTON
06-19-2006, 01:31 PM
شكرا أخي على هذا الموضوع ... عجيب والله

أحمد الجابري
06-20-2006, 12:40 AM
لا شكر على واجب ....

HazemSakeek
06-21-2006, 12:53 AM
هذا بالفعل موضوع شيق لانه كان موضوع بحثي للدكتوراه وكان بالفعل صرعة لكم الابحاث التي اجريت في الفترة من 1987 وحتى 1997 ولكنها خمدت بعدها لحين اكتشاف مواد فائقة التوصيل عند درجة حرارة الغرفة لتنطلق تكنولوجيا جديدة بديلة عن تكنولجيا اشباه الموصلات
تحياتي لك احمد واشكرك على هذا الموضوع الشيق

أحمد الجابري
06-21-2006, 10:12 AM
العــــــــــــــــــفـــوا دكـــــــــــتــــورنــــا ...

أحمد الجابري
06-27-2006, 10:13 AM
لو ســـمحـــت دكتور أتــمنـــى منك أن تفيـــدنا أكثر في هـــذا المــوضوع ..

لانه موضوع هام جدا وانا متعطش لمعرفة المزيد عن هذا الموضوع
و هو موضوع بحثك في الدكــتوراة فبلا شك انك ستفيدنا كثيرا في هذا المجال.

وأود أن اشكر كاتبة المقال الأصلي عائشـــة تمــور.

alking
09-30-2006, 03:54 PM
اشكرك اخى احمد الجابري على طرح هذا الموضوع الممتع حقيقتا


واسمحلى بالمداخله


وهنا اقف وقفه مع

اهم ظاهرتان فى الموصلات الفائقه

ظاهرة الرفع

وتفسير هذا الظاهره على النحو التالى

حيث أن الموصلات الفائقة تمتلك ميزتين رائعتين في المجال التطبيقي وهما:

1- أن مقاوميتها الكهربائية صفر أي لايحدث فيها فقد في الطاقة الكهربائية أي أنه عند مرور تيار كهربائي في موصل فائق فإن هذا التيار يظل مستمرا داخل الموصل ولا ينضب حتى مع إلغاء مصدر التيار .
2- رفضها أو طردها للمجال المغناطيسي فلا تسمح للمجال المغناطيسي الدخول إليها إلا في حالة وصول شدة المجال المغناطيسي إلى ما يسمى بالمجال المغناطيسي الحرج للمادة الموصلة فإنه في هذه الحالة يدخل إلى الموصل ويفقده ميزة الموصلية الفائقة .

http://www.flashfp.net/uploader/modules/up-pic/pic/uploads/ed6e3ee22c.gif

حيث ان تيار يمر على التيار الموصلة ( ومن المعلوم ان اي تيار يولد مجال مغناطيسي ) وبسبب التنافر المغناطيسي يصبح المغناطيس علق بالهواء



اما الظاهر الثانيه وهى ميكانيكية التوصيل فى المواد فائقة التوصيل

ولكى نوضح هذا المفهوم انظرو إلى الصوره التاليه


http://king377.jeeran.com/صورة1.gif

انه الاكترونات عندما تمر على ايونات الشبيكة الموجبه فانها تحدث لها استطارة هذه الاستطارة تؤدي إلى زيادة الشحنه الموجبه مما يؤدي إلى جذب إلكترون أخر

هذا والله اعلم

وإذا وجتم خطا فارجوا ان تصححوه لى


دمتم بخير / اخوكم ALKING

ayman_rayes
05-14-2008, 07:45 PM
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
الصحيح انه الموضوع جدا رائع، ولكن اود ان اتسائل : كيف يمكن تطبيق قانون اوم على هذه الموصلات حيث جـ=م*ت
وبما ان المقاومة في السلك =0 اذا سيكون الجهد الكهربائي =0 نظريا، ولكن الواقع هو ان الجهد لا يساوي صفرا فلو كان صفر لنعدم التيار الكهربائي ، فاذا كان هناك توضيح او اجابة لهذا التسائل فالرجاء الرد السريع وان لم يكن فسيبقى قانون اوم في نظري خاطئ وكل القوانين التي اشتقت منه كذلك
اخوكم في الله ايمن طالب تخصص هندسة كهربائية في جامعة العلوم والتكنولوجيا الاردنية.

HazemSakeek
05-14-2008, 10:25 PM
مرحبا بك ايمن وحياك الله معنا


قانون اوم هو قانون يطبق على بعض المواد (المواد الفلزية) التي تخضع لقانون اوم بمعنى ان الجهد الكهربي يتناسب مع التيار ولكن ليس كل المواد تخضع لقانون اوم فمثلا السيليكون والجرمانيوم لا يخضع لقانون اوم

لذلك فان المواد التي تخضع لقانون اوم تسمى مواد اومية

اما الحالة التي نتحدث عنها هنا هي حالة الموصلية الفائقة والتي تفقد فيها المادة مقاومتها تماما عند درجة حرارة معينة وبالتأكيد لا يمكن ان نفسر هذه الظاهرة بالاعتماد على قانون اوم

تحياتي

ayman_rayes
05-20-2008, 01:10 PM
جزاك الله عنا كل خير يا دكتور حازم ، وشكرا كثيرا على هذا المنتدى الاكثر من رائع ، والحمد لله اني تعرفت عليه-عن طريق الصدفة - فانا اصلا خطر ببالي هذا الموضوع(الموصلات عديمة المقاومة) وخطر ببالي ايضا قانون اوم ، فبحثت عن الموضوع في الانترنت وعن تفسير لتساؤلي فوجدت هذا المنتدى الجميل .
وجزاكم الله مرة اخرى على هذه الموضوعات الشيقة التي تطرحونها.

HazemSakeek
05-21-2008, 01:29 AM
مرحبا بك ayman_rayes

ويسعدنا تكرار الزيارات


تحياتي