Известно, что тайваньская TSMC переходит на 2-нм узел при производстве чипов следующего поколения. Может показаться, что происходит это легко и просто, ведь южнокорейская Samsung и вовсе намерена освоить в 2025 году 1.5-нм нормы. Где-то совсем рядом стоит американская Intel, для которой переход на продвинутые технологические узлы оказался крайне сложным, ну а многие рядовые пользователи полагают, что для большого прорыва достаточно купить в нужном месте правильный литограф. На самом деле всё намного сложнее. Современные технологии стали результатом работы сотен и даже тысяч учёных из разных стран мира, ну а сегодня присвоить всё это себе пытаются американские политики.
Против неугодных вводятся санкции, ну а Китай намерен в одиночку создать альтернативные технологии, позволяющие догнать и перегнать конкурентов. Эксперты полагают, что на это уйдут годы, тогда как российским инженерам могут потребоваться десятилетия. Довольно долго российская полупроводниковая отрасль пребывала в состоянии анабиоза, а попытки пробудить спящего гиганта пока не увенчались успехом. Выясняется, что даже в лучшие времена отечественные инженеры сильно отставали от своих иностранных коллег, ну а сегодня разрыв настолько большой, что без серьёзных технологических прорывов не обойтись. Уже несколько лет целый ряд предприятий занимается созданием сопутствующих технологий. Для того чтобы создать литограф, нужно научиться выпускать подходящий лазер. Одновременно с этим потребуется освоить производство полупроводниковых материалов, включая газы и материалы на основе редкоземельных элементов. Процесс далёк от завершения, ведь ранее такого не делала ни одна страна. Когда в РФ появятся собственные технологии, позволяющие выпускать чипы на основе продвинутых технологических норм, остаётся только догадываться, но любопытные сопутствующие открытия позволяют приблизить этот срок.
Как стало известно, команда исследователей из Казанского федерального университета совершила настоящий технологический прорыв. Учёные разработали гибкий высокотемпературный сверхпроводник на основе диборида магния. Разработка называется инновационной, поскольку способна произвести революцию в области энергосбережения и силовых технологий. Эксперты пишут, что технология предложит создание более экономичных и лёгких решений, если сравнивать с традиционными сверхпроводниками. Известно, что ключевыми характеристиками новая технология обязана уникальному процессу производства. Так, на гибкую подложку из никелевого сплава наносится несколько металлических слоёв. Первым используется буферный слой, затем – слой сверхпроводящего материала, получаемый методом магнетронного напыления. Это новая технология, позволяющая осаждать атомы на поверхность с высокой эффективностью. После этого добавляются защитные и стабилизирующие слои, а всё это позволяет сохранять гибкость и высокую производительность материала при его использовании в самых различных устройствах.
Разработчики отмечают, что сверхпроводник не только гибкий, но и может функционировать при высоких температурах. Это в значительной мере расширит его область применения, а сам он будет выступать в качестве основы для создания токоограничивающих устройств, мощных силовых кабелей, двигателей, генераторов и даже систем накопления энергии. Согласно опубликованным данным, полученный сверхпроводник на основе диборида магния весит намного меньше аналогов и стоит значительно дешевле. Это позволит составить конкуренцию существующим высокотемпературным сверхпроводникам на основе оксидов редкоземельных элементов, бария и меди. Главный недостаток последних заключается в том, что они требуют использования дорогостоящих редкоземельных элементов и отличаются сложной технологий производства, поэтому стоят очень дорого. Новое решение от казанских учёных способно значительно удешевить процесс также в сферах, где необходимо использование сверхпроводников, работающих при низких температурах. Кроме того, такая технология позволяет использовать энергоэффективные криокулеры для охлаждения вместо дорогостоящего и дефицитного гелия, что делает сверхпроводники более доступными и выгодными в эксплуатации.
Область применения не ограничивается только перечисленными выше примерами. Так, он может интегрироваться с гибридными линиями электропередачи, работающими на основе сжиженного водорода. Это сочетание перспективных технологий открывает двери к созданию суперсовременных энергетических систем, способных передавать большие объёмы энергии с минимальными потерями. Ну а высокая гибкость позволяет использовать его в устройствах, работающих в сложных условиях, таких как сильные магнитные поля, которые часто встречаются в трансформаторах и генераторах. Это обеспечивает сверхпроводнику не только высокую надёжность, но и широкую функциональность в условиях, где другие материалы теряют свою эффективность. Эксперты напоминают, что современные проводники рассеивают около 15% энергии, что приводит к потерям при передаче энергии. Не стоит забывать, что производство длинных медных или металлокерамических кабелей обходится очень дорого и требует большого количества ресурсов. Оптоволокно решает только часть проблем, но также оказывается слишком дорогим для массового использования в некоторых областях.
В итоге именно сверхпроводники стали ключевым решением, позволяющим найти выход из тупиковой ситуации. Несмотря на свои плюсы, подобные материалы отличаются высокой хрупкостью и сложностями при производстве. Эксперты уверены, что именно высокотемпературные сверхпроводники можно назвать недалёким будущим энергетики и электроники. Российская разработка не только решает все указанные выше проблемы, но и способна ускорить процесс перехода на новые технологии. Эксперты пишут, что для охлаждения традиционных сверхпроводников используется гелий. Вот только это крайне дефицитный материал, запасы на Земле которого стремительно тают. В России единственным крупным производителем гелия остаётся Оренбургский гелиевый завод, но мощности его не способны покрыть запросы мирового рынка. На этом фоне описанная выше разработка кажется ещё более интересной, ведь охлаждать новый сверхпроводник можно при помощи более дешёвых и доступных криокулеров. Можно сделать вывод, что снижение зависимости от гелия и удешевление производства открывают огромные перспективы для внедрения гибких высокотемпературных сверхпроводников в различных отраслях. Возможности, которые открывает эта технология, могут привести к созданию более лёгких, энергоэффективных и доступных систем передачи и хранения энергии. Такие технологии позволят уменьшить потери в электрических сетях и значительно повысят эффективность генераторов и двигателей.
