Pemanfaatan Superkonduktor

Pemanfaatan Superkonduktor

Superkonduktor kini telah banyak digunakan dalam berbagai bidang. Hambatan tidak disukai karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas. Apabila hambatan menjadi nol, maka tidak ada energi yang hilang pada saat arus mengalir. Penggunaan superkonduktor di bidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train (Lihat Gambar 8). Kereta api ini melayang di atas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km per jam.

Magnetic Resonance Imaging, dipergunakan dalam bidang kedokteran. Menggunakan medan magnet dan gelombang radio sehingga lebih aman dibandingkan X-ray.

Superconducting Quantum Interference Device (SQUID), dapat mendeteksi medan magnet sangat kecil. Dipakai mencari minyak dan mineral.

Penggunaan superkonduktor yang sangat luas tentu saja dibidang listrik. Generator konvensional yang menggunakan kawat tembaga memiliki efisiensi 98,5-99,0 persen, sedangkan generator superkonduktor efisiensinya dapat mencapai 99,6 persen. Hal ini disebabkan superkonduktor dapat menghasilkan medan magnet sangat kuat sehingga generator dapat dibuat dengan ukuran lebih kecil dari yang konvensional. Jepang telah menciptakan generator superkonduktor berdaya 70 MW. Penggunaan lain superkonduktor adalah sebagai transformator. Komponen transformator merupakan 25 persen dari keseluruhan jaringan tegangan tinggi.

Demikian pula dengan tenaga baterai. Alat penyimpan energi listrik (Superconducting Magnetic Energy Storage/SMES) dengan elektrokimia mempunyai efisiensi 50-90 persen. Sementara, dengan magnet superkonduktor mempunyai efisiensi 95 persen.

Suatu perusahaan Amerika, American Superconductor Corp diminta untuk memasang suatu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan untuk menstabilkan listrik apabila terjadi gangguan listrik.

Untuk transmisi listrik, Pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana untuk menggunakan kabel superkonduktor dengan pendingin nitrogen untuk menggantikan kabel listrik bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Dengan menggunakan kabel superkonduktor, arus yang dapat ditransmisikan akan jauh meningkat. 250 pon kabel superkonduktor dapat menggantikan 18.000 pon kabel tembaga mengakibat efisiensi sebesar 7.000 persen dari segi tempat dan jaringan transmisi. Kabel transmisi yang membawa listrik tanpa kehilangan energi, artinya akan membawa listrik lebih banyak daripada kabel tembaga. Hal ini akan menghemat biaya dan ruang yang diperlukan pun menjadi lebih kecil.

Computer tercepat saat ini hanya bekerja sampai pada kecepatan teraflop sekitar jutaan/detik. NASA beserta berbagai Universitas mulai mengembangkan komputer petaflop. Petaflop dapat bekerja dengan kecepatan jutaan ribu/detik. Komputer, akan lebih cepat dan tidak memerlukan ruang untuk pendinginan. Bagaimanapun, tanpa kesimpulan apapun komputer dimasa depan akan dibangun berdasarkan device superkonduktor

Penggerak (motor) sering digunakan dalam bidang militer, biasa dipakai di kapal selam dan kapal laut. Dengan berbahan superkonduktor maka wujudnya akan lebih kecil dan lebih efisien.

Sedangkan teknologi pencitraan terhadap suatu benda dapat menggunakan superkonduktor dengan mengurangi kesalahan mendekati nol. Detektor sinar superkonduktor dikembangkan dengan berbagai jenis kemampuan untuk mendeteksi sejumlah energi yang sangat lemah. Saat ini peneliti Eropa telah mengembangkan S-Cam, yaitu kamera optik dengan kemampuan sensitifitas yang mengagumkan (lihat gambar 14). Dan mungkin sebentar lagi superkonduktor akan memainkan peranan pentingnya dalam komunikasi internet.

Aplikasi Superkonduktor pada Magnetic Resonance Imaging/MRIPada tahun 2003 tiga orang ilmuwan diberi Nobel Fisika yakni Alexei abrikosov, Anthony legget dan Vitally Ginzburg, akibat temuan mereka mengenai perkembangan teori superkonduktor. Mereka menemukan aplikasi superkonduktor, yakni sebuah alat pencitra/pendiagnosa yang disebut Magnetic Resonance Imaging / MRI.Super konduktor adalah suatu sifat pada bahan yang tidak memiliki hambatan pada suhu di bawah titik tertentu. Sebenarnya suatu bahan dapat berupa konduktor, semikonduktor ataupun insulator, tergantung suhu yang mengenai bahan tersebut. Selain itu dia akan menjadi superkonduktor pada temperatur dibawah suhu kritis.

Telah diketahui bahwa suatu hambatan pada logam akan menurun secara bertahap jika suhu diturunkan secara bertahap pula. Berdasarkan pengetahuan tersebut, banyak ilmuwan yang melakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat tersebut. Hingga pada suatu waktu seorang ilmuwan dari Belanda bernama Heike Kamerlingh Onnes, menemukan superkonduktor suatu bahan. Onnes berhasil mencairkan helium hinggak 4 K atau 2690c. Kemudian ia mempelajari sifat-sifat kelistrikannya. Para ilmuwan lain memperkirakan bahwa elektron yang mengalir pada konduktor akan berhenti mengalir pada suhu 0 mutlak, namun Onnes telah membuktikan pada suhu tersebut hambatan menghilang.Superkonduktor dapat dijelaskan dengan menggunakan teori BCS (Berdeen, Cooper, dan Schriffer). Ketiga ilmuwan tersebut menjelaskan gejala superkonduktifitas dengan pasangan elektron, yang sering disebut dengan pasangan cooper. Pasangan elektron dibentuk oleh pasangan ion-ion positif dalam logam, yang mengakibatkan arus listrik akan bergerak lebih merata sehingga terjadilah superkonduktivitas. Gejala ini menolak medan magnet dari luar selama medan magnet luar tidak terlalu tinggi(efek Meissener). Bila medan magnet luar melebihi batas kritis, maka superknduktivitas menghilang. Ini adalah superkonduktor tipe I, untuk tipe II tidak menunjukkan efek Meissener.MRI yang ditemukan ketiga ilmuwan tersebut, mempunyai pencitraan dengan resolusi sangat tinggi, melebihi CT SCAN, yang keduanya dapat digunakan sebagai pendiagnose otak manusia. Sistem MRI terdiri dari magnet(komponen alat utama), komputer, peralatan pemancar gelombang radio, dan komponen skunder lainnya. Magnet yang digunakan sebesar 0.5-2 Tesla.(1 T = 10000 Gauss). Gradiennya 18 dan 27 militesla. Medan magnet utama dimasukkan dalam pasien dalam keadaan stabil dan dengan medan magnet berkekuatan besar, gradiennya membuat magnet utama berubah-ubah. Pasien harus berada pada pusat medan magnet secara tepat. Bersamaan dengan denyut-denyut energi gelombang radio, pindaian dapat menemukan titik sangat kecil dalam tubuh.Seperti yang diketahui, kandungan air dalam tubuh manusia mencapai 2/3 bobot manusia. Di mana terdapat perbedaan kandungan air pada organ-organ manusia. Proses patologi tersebut di atas akan mencerminkan perubahan kandungan air ini dengan gambar MRI. Di man a air adalah milekul yang tersusun dari atom-atom hidrogen dan oksigen. Inti-inti atom H berperan sebagai jarum mikroskopis. Ketika medan magnet kuat mengenai tubuh, inti-inti atom H memiliki arah teratur. Bila diberi denyut gelombang radio yang spesifik untuk atom H, maka kandungan energi inti-inti atom akan berubah. Kemudian gema terjadi ketika inti-inti atom tersebut kembali pada keadaan semula. Di sinilah dapat diketahui konsep-konsep fisika statistik, mengenai distribusi partikel dalam atom.Perbedaan osilasi kecil inti-inti atom H terdeteksi dengan komputer dan membentuk gambar 3D yang mencerminkan struktur kimia jaringan, termasuk kandungan air dan pergerakan molekul-molekul air. Hasil tersebut menggambarkan lebih rinci mengenai jaringan-jaringan dan organ-organ manusia.

Aplikasi Superkonduktor

Di Jepang, kereta api supercepat ini diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train, dimana kereta ini dapat melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph (550 km/jam). Dan membuat kereta ini merupakan kereta tercepat di dunia dengan daya tempuh yang sangat cepat. Itulah salah satu dari sekian banyak contoh alat yang menggunakan kegunaan superkonduktor di dunia ini.

Berbagai teori dan konsep dari para pakar ilmuan, professor, peneliti melakukan analisis dan penelitian yang komperehensif tentang bidang tersebut. Riset yang mereka adakan adalah wujud daripada pendayagunaan daya kreatifitas dan rasa keingintahuan yang belum pernah pudar di pikiran mereka. Maka, untuk menghasilkan penemuan yang maksimal juga butuh proses untuk menjabarkan dan menguji cobanya.

Superkonduktor telah lama ditemukan, akan tetapi pendayagunaan darinya masih baru-baru ini diketemukan. Korelasi dengan bidang keilmuan yang kami miliki ialah dimana kita bias mengaktualisasikan pikiran dan aplikasi tindakan real untuk kehidupan sekarang ini.

Akselerator partikel seperti relativistic heavy ion collider (rhic) dan large hadron collider. Gambar berikut ini menunjukkan penggunaan superkonduktor pada rhic

Sebagai gyroscopes dan detektor medan magnet dalam gravity probe b satellite. Gyroscopes adalah suatu alat untuk mengukur atau mempertahankan orientasi, berdasarkan prinsip-prinsip kekekalan momentum sudut. Bentuk dari gravity probe b.

Atau untuk magnetic resonance imaging (mri). Magnetic resonance imaging (mri) adalah suatu teknik pencitraan medis memvisualisasikan struktur internal dan fungsi tubuh. Bentuk dari devais magnetic resonance imaging.

Seiring dengan penyempurnaan proses fabrikasi kawat cuprate, keterbatasan superconductor cuprates berkurang. Perusahaan-perusahaan kini sedang mengembangkan sistem yang besar seperti turbin angin pembangkit listrik dan mesin penggerak kapal. Para ilmuwan berharap bahwa studi tentang pnictides akan membuka jalan bagi penemuan bahan baru dengan suhu transisi yang lebih tinggi atau lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanik cuprate.