Descrizione del modulo "Superconduttività: materiali, meccanismi e trasferimento tecnologico (MD.P04.023.001)"

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  • Descrizione del modulo "Superconduttività: materiali, meccanismi e trasferimento tecnologico (MD.P04.023.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La superconduttività contribuendo al trasporto di energia elettrica riducendo le perdite , contribuisce allo svituppo di sistemi di energia pulita e affidabile. Infatti , come vettore di energia, l'elettricità non ha rivali per quanto riguarda la salvaguardia ambientale, la flessibilità di interfacciamento con le fonti di produzione multiple e degli usi finali e l'efficienza della consegna. Tuttavia, la crescente domanda di elettricità sfiderà presto la capacità della rete, come già dimostrato dal blackout del Nord America nel 2003 e il conseguente black-out a Londra, in Scandinavia e in Italia nello stesso anno. La superconduttività offre potenti nuove opportunità per il ripristino dell'affidabilità della rete elettrica e aumentando la sua capacità ed efficienza. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La ricerca è incentrata sullo studio di materiali superconduttori. Per questo verranno prodotti campioni in forma di bulk, cristalli e film sottili che verranno investigati con numerose tecniche di indagine strutturale, morfologica, e fisica. L'analisi dei dati sarà supportata da modelli teorici. In particolare si studieranno i FeSC col duplice scopo di comprendere i meccanismi alla base della superconduttività e di indagare le loro potenzialità applicative e lo studio verrà esteso ad altri sistemi in cui la superconduttività coesiste con l'ordinamento magnetico. Per quanto riguarda il MgB2 il modulo è dedicato allo sviluppo tecnologico di cavi di tale materiale per il suo impiego in applicazioni di potenza. Per questo, è necessario incrementare le sue prestazioni ai campi più elevati così da renderlo applicabile in dispositivi come ad esempio magneti per MRI e limitatori di corrente. Questa ricerca si inserisce nello sviluppo e trasferimento di nuove tecnologie fabbricative che consentiranno un più rapido impiego industriale della superconduttività. (literal)
Competenze
  • - sintesi di nuovi materiali bulk - caratterizzazioni strutturali e morfologiche dei materiali - sintesi di materiali in forma di films sottili per ablazione laser - caratterizzazioni strutturali e morfologiche di films sottili - misura delle proprietà magnetiche e termiche - misura delle proprietà di trasporto - Misura delle proprietà ottiche - metallurgia - superconduttività e magnetismo - fluttuazioni superconduttive (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La superconduttività ha importanti nel campo della trasmissione di energia, ma anche nella generazione, immagazzinamento e per dispositivi di energia per la rete intelligente. (literal)
Tecnologie
  • - tecniche criogeniche e da vuoto, utilizzo di criostati in flusso di He dotati di magneti superconduttori fino a 16 T. - Utilizzo di sistemi cryogen free per le misure elettriche delle proprietà dei superconduttori. (literal)
Obiettivi
  • • Preparazione di superconduttori FeSC in forma di bulk, film sottili e ottimizzazione delle tecniche di sintesi • Studio teorico e sperimentale di proprietà strutturali, trasporto, termiche, ottiche, magnetiche dei FeSC • Studio delle proprietà superconduttrici, campi critici, corrente critica e meccanismi di pinning, fluttuazioni termodinamiche di FeSC e MgB2. • Studio di fluttuazioni magnetiche in prossimità di transizioni di fase quantistiche in fermioni pesanti. • Sviluppo e test di nastri e cavi di MgB2 e miglioramento delle prestazioni in alto campo (literal)
Stato dell'arte
  • Gli HTSC con Tc superiore alla temperatura dell'azoto liquido non hanno ancora portato ad applicazioni reali, a causa della loro complessità sia da un punto di vista strutturale che dei meccanismi che determinano la superconduttività. Il MgB2 è un materiale caratterizzato da una discreta facilità di fabbricazione, economicità e da meccanismi convenzionali. Queste sue peculiarità lo rendono già oggi un buon candidato per le applicazioni di potenza anche se è auspicato un miglioramento delle proprietà soprattutto ai campi più elevati. I FeSC sono caratterizzati da una piccola lunghezza di coerenza, e da meccanismi non convenzionali. Sono inoltre caratterizzati da natura a molte bande e limitata anisotropia. A livello di proprietà intrinseche uniscono quindi i vantaggi degli HTSC (alto Hc2, debole dipendenza della Jc dal campo) a quelli dell'MgB2 (bassa anisotropia della corrente critica). Purtroppo però, come gli HTSC i policristalli mostrano un forte granularità. Molto lavoro necessita quindi di essere fatto, sia di un miglioramento delle condizioni di sintesi, che della comprensione dei meccanismi che determinano il blocco della corrente a bordo grano. (literal)
Tecniche di indagine
  • - Tecniche numeriche per lo studio della dinamica dei vortici in superconduttori del II tipo - modellizzazione di sistemi a molte bande - modellizzazione delle fluttuazioni nello stato superconduttore -modellizzazione del trasposto di corrente in sistemi granulari in correlazione con analisi microstrutturale (literal)
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