Ein supraleitender Magnet ist ein Elektromagnet, bei dem die Spulen aus einem Supraleiter vom Typ II bestehen. Es kann leicht stabile Magnetfelder von 100,000 Oersted (8,000,000 Ampere pro Meter) erzeugen. Sie erzeugen stärkere Magnetfelder als herkömmliche Elektromagnete mit Eisenkern und kosten weniger im Betrieb.
Um zu verstehen, was ein supraleitender Magnet ist, ist es wichtig, etwas über Supraleitung zu wissen. Wenn bestimmte Metalle und Keramiken aus einem Gradbereich nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden, verlieren sie ihren elektrischen Widerstand. Diese Temperatur wird als kritische Temperatur (Tc) bezeichnet und ist für jedes Material unterschiedlich. Ohne elektrischen Widerstand können Elektronen frei durch das Material wandern. Das Element kann große Strommengen über lange Zeiträume halten, ohne Energie als Wärme zu verlieren. Diese Fähigkeit, eine extreme elektrische Ladung zu halten, wird als Supraleitung bezeichnet.
Die meisten Metalle haben eine gewebte Atomstruktur. Ihre Elektronen werden lose gehalten, sodass sie sich leicht in das gewebte Muster hinein und wieder heraus bewegen können. Wenn sich die Elektronen bewegen, kollidieren sie mit Atomen und verlieren Energie in Form von Wärme. Dadurch können Metalle sehr gut heizen und Strom leiten. Deshalb sind Töpfe und Pfannen und Dinge wie Toasteröfen aus Metall gefertigt.
In einem Supraleiter bewegen sich die Elektronen paarweise und bewegen sich zwischen den Atomen, anstatt mit ihnen zu kollidieren. Wenn sich ein negativ geladenes Elektron durch das Gewebe mit positiv geladenen Atomen bewegt, zieht es an diesen positiven Atomen. Ein weiteres Elektron wird zum Widerstand gezogen und paart sich mit dem ursprünglichen Elektron. Sie brechen ständig aus und verbinden sich mit anderen Elektronen, aber mit wenig bis gar keinem Widerstand. Aus diesem Grund verlieren sie keine Wärme und Energie wie herkömmliches Metall.
Supraleiter vom Typ II werden in den Spulen eines supraleitenden Magneten verwendet. Ein Supraleiter vom Typ II erreicht Tc bei einer niedrigeren Temperatur als Supraleiter vom Typ I. Sie haben einen allmählichen Übergang vom supraleitenden in ihren normalen Zustand innerhalb eines Magnetfelds. Diese beiden Eigenschaften ermöglichen es ihnen, höhere Ströme zu leiten als Typ I.
Zur Magnetschwebetechnik kann ein supraleitender Magnet verwendet werden. Beim Meissner-Effekt wird eine supraleitende Scheibe unter einen Magneten gelegt und mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Der Supraleiter ist offen, um eine Ladung aufzunehmen, weil er gekühlt wird, der Magnet einen Strom und damit ein Magnetfeld im Supraleiter induziert und der Magnet beginnt, über diesem Feld zu schweben.
Es wird daran geforscht, einen supraleitenden Magneten für ein schwebendes Zugsystem zu verwenden. Es wird auch für die Herstellung kleiner, aber leistungsstarker Magnete für die Magnetresonanztomographie (MRT) in Betracht gezogen. Langfristige Pläne beinhalten die Entdeckung von Materialien, die Supraleitung erzeugen können, ohne einzufrieren. Wenn dieses Material entdeckt wird, wird es die Zukunft vieler Bereiche verändern, einschließlich des Transports und der Energieerzeugung.