Experimentele natuurkundigen in de onderzoeksgroep onder leiding van professor Uwe Hartmann van de Universiteit van Saarland hebben een dun nanomateriaal met supergeleidende eigenschappen ontwikkeld. Beneden ongeveer -200 °C geleiden deze materialen stroom zonder verlies, magneten laten zweven en magnetische velden kunnen afschermen. Het bijzonder interessante aspect van dit werk is dat het onderzoeksteam erin is geslaagd supergeleidende nanodraden te maken die kunnen worden geweven tot een ultradunne film die zo flexibel is als huishoudfolie. Als resultaat, nieuwe coatings voor toepassingen variërend van ruimtevaart tot medische technologie worden mogelijk. De Volkswagen Foundation ondersteunde het onderzoek in de beginfase; het werk wordt momenteel gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG)

Het onderzoeksteam exposeert hun supergeleidende film op de Hannover Messe van 24 tot 28 april (hal 2, Stand B46) en zijn op zoek naar commerciële en industriële partners waarmee ze hun systeem voor praktische toepassingen kunnen ontwikkelen.

Het onderzoekswerk is een gezamenlijke inspanning van het team onder leiding van professor Uwe Hartmann van de Universiteit van Saarland en professor Volker Presser van het Leibniz Institute for New Materials (INM), die ook de leerstoel Energiematerialen aan de Universiteit van Saarland bekleedt. De resultaten zijn gepubliceerd in een aantal wetenschappelijke tijdschriften.

Een team van experimentele natuurkundigen van de Universiteit van Saarland heeft iets ontwikkeld dat - het moet gezegd - op het eerste gezicht vrij onopvallend lijkt. Het ziet eruit als niets meer dan een verkoold zwart stuk papier. Maar schijn kan bedriegen. Dit bescheiden object is een supergeleider. De term 'supergeleider' wordt gegeven aan een materiaal dat (meestal bij zeer lage temperaturen) geen elektrische weerstand heeft en daardoor een elektrische stroom zonder verlies kan geleiden. Simpel gezegd, de elektronen in het materiaal kunnen onbeperkt door het koude geïmmobiliseerde atoomrooster stromen. Bij afwezigheid van elektrische weerstand, als een magneet dichtbij een koude supergeleider wordt gebracht, de magneet 'ziet' effectief een spiegelbeeld van zichzelf in het supergeleidende materiaal. Dus als een supergeleider en een magneet dicht bij elkaar worden geplaatst en gekoeld met vloeibare stikstof, stoten ze elkaar af en zweeft de magneet boven de supergeleider. De term 'levitatie' komt van het Latijnse woord levitas dat lichtheid betekent. Het lijkt een beetje op een lagetemperatuurversie van het hoverboard uit de 'Back to the Future'-films. Als de temperatuur te hoog is, echter, wrijvingsloos glijden gaat gewoon niet gebeuren.

Veel van de gangbare supergeleidende materialen die tegenwoordig beschikbaar zijn, zijn stijf, broos en dicht, wat ze zwaar maakt. De natuurkundigen van Saarbrücken zijn er nu in geslaagd om supergeleidende eigenschappen in een dunne flexibele film te verpakken. Het materiaal is in wezen een geweven stof van plastic vezels en supergeleidende nanodraden op hoge temperatuur. 'Dat maakt het materiaal zeer buigzaam en aanpasbaar, zoals huishoudfolie (of 'plasticfolie' zoals het ook wordt genoemd). theoretisch, het materiaal kan in elke maat worden gemaakt. En we hebben minder middelen nodig dan normaal nodig zijn om supergeleidend keramiek te maken, dus ons supergeleidende gaas is ook goedkoper te fabriceren, ' legt Uwe Hartmann uit, Hoogleraar nanostructuuronderzoek en nanotechnologie aan de universiteit van Saarland.

Het lage gewicht van de folie is bijzonder voordelig. 'Met een dichtheid van slechts 0,05 gram per kubieke centimeter, het materiaal is erg licht, weegt ongeveer honderd keer minder dan een conventionele supergeleider. Dit maakt het materiaal zeer veelbelovend voor al die toepassingen waar gewicht een probleem is, zoals in de ruimtetechnologie. Er zijn ook potentiële toepassingen in de medische technologie, ', legt Hartmann uit. Het materiaal kan worden gebruikt als een nieuwe coating om afscherming bij lage temperaturen te bieden tegen elektromagnetische velden, of het kan worden gebruikt in flexibele kabels of om wrijvingsvrije beweging te vergemakkelijken.

Om dit nieuwe materiaal te kunnen weven, de experimentele natuurkundigen maakten gebruik van een techniek die bekend staat als electrospinning, die gewoonlijk wordt gebruikt bij de vervaardiging van polymeervezels. 'We persen een vloeibaar materiaal door een heel fijn mondstuk, een spindop genoemd, waarop een hoge elektrische spanning staat. Dit produceert nanodraadfilamenten die duizend keer dunner zijn dan de diameter van een mensenhaar, typisch ongeveer 300 nanometer of minder. Vervolgens verhitten we het vezelnetwerk zodat er supergeleiders van de juiste samenstelling ontstaan. Het supergeleidende materiaal zelf is typisch een yttrium-barium-koperoxide of soortgelijke verbinding, ' legt Dr. Michael Koblischka uit, een van de onderzoekswetenschappers in de groep van Hartmann.