O que são materiais supercondutores e como eles podem revolucionar a tecnologia?

Os materiais supercondutores ainda são uma incógnita para a maior parte de nós. Apesar de já termos algumas aplicações práticas no dia a dia, seu uso ainda não é feito em larga escala. Contudo, as pesquisas avançam, e pode ser que em um futuro muito próximo a realidade da eletricidade seja outra.

Neste artigo, falamos exatamente sobre isso. Ao ler o texto, você compreenderá melhor o universo dos supercondutores, como funcionam, quais seus tipos e suas principais aplicações.

Siga na leitura e fique por dentro do assunto!

O que são materiais condutores?

No mundo da eletricidade, certos materiais são conhecidos como condutores justamente por apresentarem a capacidade de conduzir corrente elétrica. Em contraposição, existem os materiais isoladores, que têm baixa capacidade de condução e, por isso, são conhecidos por não conduzir eletricidade.

Na verdade, todo material conta com as duas propriedades: condutibilidade e resistividade. O que definirá a sua categoria é a característica que se sobressai. Se um dado material tem uma condutibilidade maior que a resistividade, será condutor. Se for o contrário, será isolador.

Logicamente, é de se esperar que os materiais condutores apresentem facilidade em conduzir a energia elétrica. Eles são amplamente usados no mundo da eletricidade. Sem esses materiais, nossos equipamentos não funcionariam, pois a energia elétrica não chegaria às fábricas e residências.

O que são os materiais supercondutores?

Seguindo o raciocínio, temos uma categoria especial dentro da classificação de materiais condutores: são os materiais supercondutores. Sua descoberta data de muito tempo atrás, por volta do início do século passado. Sua maior característica é o fato de esse tipo de material praticamente não oferecer resistência à passagem de corrente elétrica.

Isso faz com que existam inúmeras implicações. Para entender melhor, basta que seja feita a verificação de como uma transmissão de energia elétrica se comporta quando ocorre por meio dos condutores normais. É muito comum que haja aquecimento desse meio de transmissão, e naturalmente existem perdas ocorridas pelo calor.

Se pensarmos em um circuito elétrico pequeno e fechado, como o de uma TV doméstica comum, chegaremos à conclusão que a perda é pequena. No entanto, para que a eletricidade esteja disponível em uma casa, é preciso transmiti-la por meio de extensas redes de transmissão e, nesse caso, as perdas são grandes. Além disso, há desperdícios consideráveis nas fábricas.

Como funcionam os materiais supercondutores?

Um ponto muito importante a respeito dos materiais supercondutores é justamente sua maneira de funcionamento. Para entender isso, é preciso considerar uma variável fundamental em todo o processo de transmissão de corrente elétrica e já mencionado aqui: a temperatura. No entanto, essa visão a respeito dela se dá de maneira diferente quando o assunto são os supercondutores.

Enquanto a temperatura é motivo de perdas de transmissão e de eficiência nos condutores normais, nos supercondutores é exatamente ela que favorece o surgimento de suas características. Ou seja, é por meio da temperatura que um determinado material se torna supercondutor, sendo que em condições normais de temperatura ambiente ele não o seria.

Tratando o assunto de forma mais prática, a supercondução de corrente elétrica se dá em temperaturas muito baixas. Para a maioria dos materiais, isso só acontece próximo do famoso "zero absoluto", uma temperatura atingida apenas no meio laboratorial e medida exatamente em 0K (zero Kelvin).

Quando essas condições são alcançadas, materiais como mercúrio, chumbo e até mesmo algumas cerâmicas passam a não oferecer nenhuma resistência à passagem de corrente. Ou seja, esses materiais se tornam supercondutores. No entanto, não é difícil perceber que na prática ainda não é possível usar tais materiais, pois as temperaturas normais se dão bem acima de 0K.

Vale ressaltar que não são apenas as baixas temperaturas que favorecem o surgimento de supercondutores. Na ponta oposta, também é possível encontrar o mesmo efeito. Ou seja, existem supercondutores de alta temperatura. Um exemplo é o óxido de cobre com bário e lantânio, que se torna supercondutor em temperaturas acima de 70K.

Quais são os principais tipos existentes?

A principal característica dos materiais supercondutores é que eles têm as suas propriedades físico-químicas alteradas quando submetidos a estresses de temperaturas. Com isso, permitem que a corrente elétrica se mova por eles sem nenhuma oposição, fazendo com que haja perda praticamente nula em relação à sua eficiência.

Dessa forma, os supercondutores são mais bem classificados em relação ao material com que são feitos, em vez de um tipo específico. Assim, tem-se aqueles que são constituídos de elementos puros, como chumbo, mercúrio e carbono.

Além deles, há os orgânicos (como o famoso grafeno), os supercondutores cerâmicos de diversos tipos e aqueles que são constituídos por ligas diferentes. Esses últimos são obtidos por meio da mistura de diversos compostos e resultam em ligas metálicas, como o germânio-nióbio e o nióbio-titânio.

Como os materiais supercondutores podem ser utilizados?

Acompanhe a seguir os principais uso dos supercondutores.

Medicina

A aplicação de supercondutores na medicina se dá em grande parte nos exames de imagem radiológicos. O aparelho de ressonância magnética utiliza esse material em seu interior, que, quando exposto à passagem de corrente elétrica, gera grandes campos magnéticos que permitem visualizar os tecidos internos dos pacientes.

Transporte

Também é possível encontrar uma aplicação prática dos materiais supercondutores na mobilidade de pessoas. Ela se dá nos trens, chamados de maglev. São aqueles que "flutuam" sobre os trilhos, também por conta de um intenso campo magnético que permite maior eficiência no deslocamento dos vagões.

Geração de energia

Por fim, também há a presença dos supercondutores em barragens de geração de energias hidrelétricas. Em seu interior, é feita a transformação de energia mecânica em energia elétrica. Isso acontece por meio de bobinas que são fabricadas com materiais de supercondução.

Sem dúvida nenhuma, os materiais supercondutores representam uma grande revolução no mundo da eletricidade. Quer seja por conta dos circuitos elétricos ou por suas variadas aplicações. Além disso, existe o ganho de eficiência quando o assunto é a transmissão de energia, alvo de grandes perdas atualmente. No entanto, essa é uma área que ainda precisa evoluir muito.

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