Supraleitung

Supraleiter leiten elektrischen Strom unterhalb einer kritischen Temperatur widerstandsfrei und damit ohne Leitungsverluste. Spezielle Anwendungen, wie die Magnetresonanztomographie sind seit Jahrzehnten ohne den Einsatz von Supraleitung zur Magnetfelderzeugung undenkbar. Der enorme Aufwand zur Kühlung auf Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt stand aber bisher einer breiten industriellen Anwendung im Wege. 

Diese Barriere wurde 1986 mit der Entdeckung der Hochtemperatursupraleiter (HTSL) überwunden. Eine Erfindung, die mit dem Nobelpreis für Physik geehrt wurde. Hochtemperatursupraleiter werden bei Temperaturen oberhalb von 77 K betrieben. Eine Temperatur die mit bekannter Kühltechnik einfach erreicht werden kann. Allerdings sind diese HTSL keramische Materialien und lassen sich daher nicht als Draht ziehen oder biegen. Zudem müssen sie eine nahezu einkristalline Struktur aufweisen, um die vorteilhaften supraleitenden Eigenschaften zu erhalten.

Erst in den letzten Jahren wurde eine Technologie entwickelt, bei der der Supraleiter als dünne Schicht auf einem flexiblen und stabilen Trägerband abgeschieden wird. Kernstück dieser Technologie ist das Trägerband (Substratband), welches bereits die für den Supraleiter notwendige, nahezu einkristalline Struktur besitzt. Auf diese hochtexturierten Bänder werden mit kostengünstigen chemischen Verfahren verschiedene Pufferschichten und der eigentliche Supraleiter aufgebracht. Die Qualität des Substratbandes definiert bei diesem Prozess die maximal erreichbare Qualität des kompletten Leiters.

Eingesetzt werden supraleitende Bänder zukünftig anstelle von Kupferdrähten in der Energietechnik - in elektrischen Maschinen wie Motoren, Generatoren und Transformatoren und in Stromkabeln - überall dort wo für hohe Leistung wenig Raum zur Verfügung steht. Beispielhaft stehen hierfür Schiffsantriebe und Windkraftanlagen. Denn trotz der notwendigen Kühlung auf 77 Kelvin erreichen supraleitende Aggregate deutlich höhere Wirkungsgrade und bei einem Drittel der Größe herkömmlicher Maschinen eine extrem hohe Leistungsdichte.

Dass Supraleiter magnetische Felder verdrängen und speichern können wird bei supraleitenden Magnetlagern ausgenutzt.