Способ Стрельцова улучшения электрической проводимости
проволоки или фольги, изготовленных из аморфных металлов.

Комнатная сверхпроводимость?

В последние годы после получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики научное сообщество поставило перед собой цель получить т.н. «комнатную сверхпроводимость».

Вот и президент России Медведев недавно в своем Послании говорил о комнатной сверхпроводимости.

Однако, насколько мне известно, ни кто из исследователей не может предложить технологию, позволяющую решить проблему. Может быть, высказанная здесь идея позволит технологам сдвинуться с «мертвой точки».

Заявленный способ основывается на опыте, описанном в журнале «Наука и жизнь» № 11 за 1990 г. в статье: «Новые профессии туннельного микроскопа», где было рассказано о получении с помощью туннельного микроскопа канала идеальной проводимости электрического тока в капле эпоксидной смолы (в диэлектрике!).

Этот опыт настолько интересен, что, безусловно, заслуживает того, чтобы здесь был приведёт соответствующий абзац из указанной статьи:

Можно сказать, что в этой статье описан удачный эксперимент получения комнатной сверхпроводимости – исчезающе малое сопротивление проводящего канала, сохраняющееся при комнатной температуре. 

Ну, чем ни комнатная сверхпроводимость?!

Указанный опыт позволяет надеяться, что если быстро заморозить расплав металла, через который проходит электрический ток, то в застывшем изделии можно получить такую структуру расположения атомов, которая будет оказывать меньшее сопротивление электрическому току. Возможно, даже удастся получить и т.н. комнатную сверхпроводимость.

Для реализации указанного способа улучшения электрической проводимости изделий из аморфных металлов (проволоки или фольги) можно использовать стандартное оборудование, уже применяемое в промышленности,  например,  оборудование для изготовления проволоки методом экструзии расплава металла через охлаждающий раствор, см. фиг. № 1:

Фигура 1.

Где цифрами обозначены: 1 - расплав металла, 2 – охлаждающая жидкость, 3 – источник электрического тока.

При этом через изделие непрерывно пропускают электрический ток, для чего один полюс источника электрического напряжения подключают к расплаву металла, а другой полюс - к уже сформированной части изделия (к уже вытянутой проволоке). Электрический ток может подключаться через токоподводящие валики или охлаждающий раствор. Таким образом, эклектический ток в процессе дальнейшего изготовления проволоки непрерывно протекает через ту область изделия, где происходит застывание расплава в твердое состояние. За счет протекания электрического тока через расплав атомы металла в дополнение к аморфной структуре расположения, характерной для жидкости, приобретают и некоторую упорядоченность расположения (анизотропию) - выстраиваются таким образом, чтобы лучше проводить электрический ток.

В дальнейшем при быстром охлаждении расплава металла эта дополнительная упорядоченность оказывается вмороженной в твердое изделие за счет чего в изделии (проволоке или фольге) возникает протяженный канал улучшенной электропроводимости.

В указанном технологическом процессе амплитуда электрического тока, пропускаемого через проволоку или фольгу, меняется постепенно от нуля (в момент захвата токоподводящими валиками конца проволоки или фольги), до некоторого постоянного значения. При этом небольшая часть проволоки или фольги, через которую на начальном этапе изготовления электрический ток не протекал, будет иметь обычное (большое) электрическое сопротивление. В дальнейшем эту небольшую часть «хвост» следует отрезать от изделия.

Вполне возможно, что при соответствующем подборе химического состава расплава и технологических  режимов (значения электрического тока, толщины изделия, …) удастся получить нулевое сопротивление проволоки. Т.е. по сути дела получить изделие, обладающее свойством комнатной сверхпроводимости.

Ответить на эти вопросы можно только экспериментально.

Высказанная здесь идея технологического процесса очень проста, поэтому я не могу с полной уверенностью утверждать, что ранее ни кто уже не пытался осуществлять подобных экспериментов.

Однако, мне, автору этого Web сайта, не встречались источники информации, в которых бы высказывались подобные идеи по улучшению электрической проводимости проволоки или фольги, или даже получения комнатной сверхпроводимости. Пожалуй, только на Web сайте Д.Н. Ермакова, президента Вселенской Единой Корпорации, описывается способ, отдаленно напоминающий высказанную здесь мной идею технологического процесса. Для сравнения могу предложить интересующимся посетителям копию Web страницы с сайта Д.Н. Ермакова, где он описывает свою технологию получения комнатной сверхпроводимости (в этой копии отключены ссылки на другие страницы Web сайта Ермакова, чтобы посетители не уходили с моей страницы).

Я отдаю должное Д.Н. Ермакову как Web дизайнеру.
Однако хочу сразу сказать, что я не разделяю теоретических идей Д.Н. Ермакова и считаю предложенный им способ получения комнатной сверхпроводимости ошибочным.

Тем не менее, именно ознакомление с творчеством Д.Н. Ермакова побудило меня преодолеть свою лень и, наконец, подать соответствующую заявку в Роспатент, а потом выложить этот сайт в Интернет. Дело в том, что я уже давно вынашивал описанную здесь идею получения комнатной сверхпроводимости, но не было желания возиться с заявкой в Роспатент. И только после ознакомления с творчеством Ермакова мне стало понятно, что «конкуренты наступают на пятки» и больше медлить нельзя.
Первоначально на сайте Ермакова я искал "самолёт 5 - 6 поколения, работа которого основана на эффекте Бифильда-Брауна". Мне была нужна эта информация для создания другого моего довольно популярного сайта http://aleksstreltsov9.narod.ru, с которого я сделал ссылку на свой главный сайт по управляемому ядерному синтезу: http://nuclearfusion.narod.ru.  Собственно говоря, именно необходимость перенаправления потока посетителей на мой главный сайт по решению проблемы управляемого синтеза и вынудила меня писать здесь так подробно про Ермакова и создавать целую сеть дополнительных сайтов с ссылками, в том числе и этот. Надеюсь, что высказанная здесь мной техническая идея будет интересна профессионалам и посетители этого сайта по комнатной сверхпроводимости в благодарность окажут мне небольшую услугу - посетят другие мои сайты, и тем самым увеличат их рейтинг у поисковых машин Интернета.)

Теперь обсудим некоторые дополнительные вопросы.

Проволока (фольга) с улучшенной электропроводимостью, полученная описанным здесь способом, может найти применение в различных датчиках, антеннах, генераторах, электромагнитах и т.д.

Кроме того, вполне вероятно, что благодаря заявленному способу удастся изготовить многожильные кабели, позволяющие передавать электроэнергию на большие расстояния с малыми потерями. (В данном случае речь идет именно о многожильных кабелях, где в один пучок укладываются много тонких проволок из аморфных сплавов с улучшенной электрической проводимостью, изолированных друг от друга. Элементарные физические рассуждения позволяют сделать вывод, что изготовить сплошной толстый, т.е. не из набора тонких проволок, кабель улучшенной электропроводности указанным способом не удастся.)

Следует так же обратить внимание на ряд обстоятельств:

Во-первых, возможно, что предполагаемый эффект улучшения электрической проводимости будет очень сильно зависеть от деформации изделия (проволоки или фольги) и необратимо исчезать при сильных изгибах в следствие деформационного разрушения атомарной структуры канала улучшенной проводимости. Также остаются открытыми вопросы радиационной стойкости предполагаемого эффекта комнатной сверхпроводимости и его стабильность с течением времени.

Во-вторых, в том случае если благодаря заявленному способу удастся получить длинную тонкую проволоку (или фольгу) с исчезающе малым электрических сопротивлением, по аналогии с тем, как это описано в упомянутой статье из журнала «Наука и жизнь», то в многожильных кабелях, состоящих из нескольких параллельных изолированных друг от друга тонких проволок, необходимо предусмотреть использование мер, осуществляющих равномерное распределение тока по всем проволокам кабеля (по всему сечению кабеля). В противном случае существует угроза поочередного «перегорания» всех проволок кабеля. Дело в том, что сопротивление каждой тонкой проволоки, входящей в многожильный кабель, в силу неизбежного разброса параметров будет отличаться от соседних проволок. Пусть это отличие в электрическом сопротивлении каждой проволоки будет ничтожно малым, но при исчезающе малом сопротивлении каждой проволоки становится понятным, что при подключении многожильного кабеля к источнику напряжения обычным способом основная часть электрического тока пойдет через ту проволоку кабеля, которая будет иметь наименьшее сопротивление. При этом при превышении определенного критического значения тока, протекающего по тонкой проволоке, входящей в кабель, может произойти  необратимое ухудшение её электропроводимости - «перегорание».
После чего электрический ток потечёт уже через другую проволоку кабеля, которая до этого момента имела немного большее сопротивление. В результате вторая проволока кабеля также утратит свои электропроводящие свойства и т.д. - пока поочередно не ухудшится проводимость всех тонких проволок, входящих в кабель.

Предотвратить поочередное перегорание тонких проволок многожильного кабеля можно следующим подключением кабеля см. фиг. № 2.

Фигура 2.

Где условно показан длинный многожильный кабель, состоящий из тонких проволок. На каждой такой проволоке, входящей в кабель, имеется  электронное приспособление, предотвращающее нарастание значения электрического тока выше определенного уровня (на фигуре № 2 это устройство условно обозначено реостатом, управляемым амперметром).
 

Казалось бы, применение реостата (омического ограничителя тока), подключенного последовательно,  сводит на нет основное достоинство данной технологии, лишая её свойства сверхпроводимости. Однако надо сразу же сказать, что нам в любом случае для очень протяженных линий электропередач не удастся получить абсолютной (идеальной) сверхпроводимости по той простой причине, что мы не сможем изготовить НЕПРЕРЫВНЫЙ бесконечно длинный тонкий провод. По чисто технологическим  причинам эти тонкие провода где-то придётся разрезать (хотя бы для удобства транспортировки), а потом, уже при монтаже линии электропередачи «в поле», - соединить. И вот в местах соединения омическое сопротивление будет отлично от нуля.  Т.е. абсолютной (идеальной) сверхпроводимости для протяженных линий электропередач добиться не удастся – речь может идти только о снижении потерь за счет снижения омического сопротивления. Причем применение такой линии электропередач потребует предварительных тщательных инженерных вычислений. Так что введение автоматических  омических ограничителей  в  цепь таких линий вполне допустимо.
(Надо сказать, что с проблемой соединения отдельных коротких сверхпроводящих проводов в один длинный кабель рано или поздно столкнутся все исследователи эффекта сверхпроводимости. Даже если технологами и будет предложен какой-нибудь иной способ получения комнатной сверхпроводимости, отличный от описанного здесь, например, на основе какой-нибудь экзотической керамики. И в этом случае технологам-керамистам придётся задуматься о том, как состыковать концы керамических проводов без нарушения электрической проводимости. Ведь на длинной линии электропередач едва ли для обеспечения многочисленных соединений будет целесообразно использовать сосуды с ртутью, охлажденной до температур жидкого гелия.)

Для последовательного соединения двух тонких квазисверхпроводящих проволок простая скрутка или горячая пайка малопригодны. Можно попытаться соединять два квазисверхпроводящих тонких провода с помощью двух медных пластин с золотым напылением, стягивая их болтами. Причем сами тонкие квазисверхпроводящие провода должны быть предварительно приварены к этим пластинам с помощью холодной вакуумной сварки:

Для передачи переменного тока на большие расстояния можно применить другой способ предотвращения поочередного перегорания проволок в многожильных кабелях см. фиг. № 3

Фигура 3.

Где цифрами № 1 и № 2 обозначены входной и выходной трансформаторы, цифрами № 3 и № 4  - два длинных многожильных кабеля (в данном случае трехжильных).

Между проволоками, входящих в кабели, используется трансформаторная развязка – каждая пара проволок кабелей подключаются только к своим катушкам. Распределение переменного электрического тока по всем проводам многожильных кабелей оказывается равномерным.
Кроме того, следует отметить, что при таком подключении в любой момент времени в каждой проволоке многожильных кабелей 3 или 4 электрический ток течет в одном направлении, т.е. разность электрических потенциалов между отдельными проволоками каждого кабеля минимальна, что уменьшает вероятность электрического пробоя изоляции между проволоками кабеля.

В качестве курьёза можно рассмотреть возможность создания пластмассовых сверхпроводящих проводов.

Приведенный вначале этого Web сайта фрагмент статьи из журнала «Наука и жизнь» открывает возможность создания таких пластмассовых сверхпроводящих проводов (вспомним, что в приведенной вначале статье речь шла о получении канала идеальной проводимости именно в капле эпоксидной смолы, т.е. в пластмассе). Таким образом, у нас имеется возможность получить полимерную нить, обладающую свойством проводить электрический ток. Для технологов этот процесс не будет представлять большой сложности, т.к. вокруг нас полно синтетических тканей, полученных путем продавливания полимерной массы через фильеры. В данном случае можно использовать похожее оборудование смотрите рисунок № 4, где изображена начальная стадия изготовления нити.

Фигура 4.

Цифрами 1 и 2 – обозначены иглы, аналогичные тем, которые применяются в туннельных микроскопах. Т.к. эти иглы имеют малую толщину, они легко поместятся вдоль оси керамической фильеры 3.

На начальной стадии процесса острия игл сближены друг с другом, в результате чего под действием приложенного электрического напряжения в полимерной массе 4, заполняющей фильеру, образуется первичный канал идеальной проводимости на фигуре обозначен красным цветом.
Затем начинается процесс вытягивание нити - игла 2 постепенно выдвигается из фильеры и, оставаясь под электрическим напряжением, постепенно удаляется от фильеры по мере вытягивания полимерной нити 5 (см фиг. № 5). Затвердевание сверхпроводящей пластиковой нити осуществляется при комнатной температуре химическим путем - после фильеры уже вытянутая нить 5 сразу же оказывается в химическом растворе-отвердителе.

Фигура 5.

Так можно попытаться получить сверхпроводящие пластмассовые нити. Подключить электрический ток к такой сверхпроводящей пластиковой нити мы можем только через иглы 1 и 2.

Небольшое примечание не по теме.

В последнее время в газетах и по телевидению начали много говорить о возможности создания т.н. «Аватара» - дистанционно управляемого антропоморфного робота. Например, недавно оборонное агентство DARPA заявило, что правительство США выделяет 7 миллионов долларов на проведение исследований в этой области (речь идет о создании принципиально нового интерфейса человек-робот). Эти исследования пытаются преподнести как сенсацию. На самом деле проблема дистанционного управления роботом в теории уже давно решена: http://deepdivertech.narod.ru/rd.htm