Encyclopédie historique
Les matériaux supraconducteurs sont des substances uniques qui, dans certaines conditions (généralement à basse température), conduisent le courant électrique sans aucune perte, c'est-à-dire qu'ils n'ont pas de résistance électrique. La supraconductivité a été découverte au début du 20e siècle, cependant, depuis les années 2020, un développement massif de nouveaux supraconducteurs a commencé, ravivant l'intérêt pour ce phénomène et ses applications dans les systèmes électriques.
La découverte de la supraconductivité a été faite en 1911 par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, qui a découvert que le mercure perdait sa résistance électrique à une température inférieure à 4,2 Kelvin. Au fur et à mesure de l'étude de ce phénomène, divers types de supraconducteurs ont été découverts, y compris les supraconducteurs "à basse température" et "à haute température", qui peuvent fonctionner dans des conditions moins extrêmes. En 1986, une révolution dans le domaine de la supraconductivité a eu lieu grâce à la découverte du supraconducteur à haute température YBCO (oxyde d'yttrium-barium-cuivre), qui fonctionne à des températures supérieures à 90 K.
Depuis le début des années 2020, la recherche sur les matériaux supraconducteurs a reçu un nouveau souffle. Les scientifiques ont commencé à utiliser largement des méthodes de simulation avancées basées sur l'apprentissage automatique pour créer de nouvelles combinaisons d'éléments afin d'obtenir des caractéristiques optimales de supraconductivité. L'utilisation de technologies cryogéniques, ainsi que de nouvelles méthodes de synthèse et de traitement des matériaux, a conduit à l'émergence de supraconducteurs avec des températures critiques significativement plus élevées.
Une des réalisations significatives des dernières années a été la création de supraconducteurs ferreux qui peuvent fonctionner à des températures allant jusqu'à 55 K. Cependant, c'est la découverte de supraconducteurs "hydrides", tels que H3S et LaH10, qui a eu lieu dans les années 2020, qui a constitué une véritable percée : certains d'entre eux montrent une supraconductivité à pression atmosphérique ou même à des températures supérieures à 250 K. Cette découverte ouvre des possibilités pour l'application de matériaux supraconducteurs dans diverses conditions, réduisant considérablement les coûts de refroidissement.
Les matériaux supraconducteurs trouvent des applications variées dans les systèmes électriques modernes. L'une des directions les plus prometteuses est la création d'aimants supraconducteurs, qui sont utilisés en imagerie par résonance magnétique (IRM), ainsi que dans des installations scientifiques telles que le Grand collisionneur de hadrons. Les câbles supraconducteurs peuvent réduire considérablement les pertes d'énergie lors du transport par des lignes électriques, ce qui rend possible une distribution d'électricité plus efficace sur de longues distances.
Étant donné que les matériaux supraconducteurs garantissent des pertes d'énergie nulles, leur adoption massive pourrait entraîner des avantages économiques et environnementaux significatifs. La réduction des pertes lors du transport de l'électricité permet de diminuer la consommation de ressources utilisées pour la génération d'énergie, ainsi que de réduire les émissions de dioxyde de carbone liées à la production d'énergie. À l'avenir, il est prévu que l'utilisation des technologies supraconductrices contribue à des systèmes énergétiques plus durables.
Malgré les avantages considérables des matériaux supraconducteurs, le monde scientifique est confronté à plusieurs défis. Le principal problème demeure le coût de production et la nécessité de maintenir les supraconducteurs à des températures extrêmement basses. Cependant, les progrès dans le domaine des matériaux et des technologies cryogéniques, ainsi que le développement de nouvelles méthodes de combinaison d'éléments créent des perspectives pour surmonter avec succès ces difficultés dans les prochaines décennies.
Les matériaux supraconducteurs continuent de jouer un rôle clé dans le développement des systèmes et technologies électriques. Les découvertes faites dans les années 2020 montrent clairement que l'avenir appartient aux matériaux supraconducteurs, capables de surmonter les limitations existantes et de transformer radicalement l'approche de la création de solutions énergétiques efficaces et durables. Ce chemin entraîne non seulement des changements technologiques, mais aussi économiques et environnementaux, qui affecteront sans aucun doute l'avenir de l'énergie dans le monde entier.