المواد فائقة التوصيل وتطبيقاتها العملية تعريف مفهوم الموصلية الفائقة في الفيزياء: هي ظاهرة تحدث في بعض المواد عند تبريدها إلى درجات حرارة منخفضة جدا تقترب من الصفر المطلق (صفر كلفن) ، حيث تسمح الموصلات الفائقة بمرور الكهرباء خلالها دون أي مقاومة كهربية تقريباً. عادة تنخفض المقاومة الكهربية للموصلات المعدنية تدريجيا مع انخفاض درجة الحرارة، وفي حالة الموصلات العادية كالنحاس أو الفضة فإن الشوائب الموجودة في المادة تمنع الوصول إلى حد أدنى من المقاومة في درجات الحرارة المنخفضة. الموصلات فائقة التوصيل. ولذلك فعند الاقتراب إلى درجة حرارة تقارب درجة الصفر المطلق فإن عينة من النحاس مثلا لا يمكن أن توصل لدرجة ممانعة (مقاومة) تساوي الصفر. أما في حالة الموصلات الفائقة فإن الممانعة تنخفض على نحو مفاجئ إلى الصفر عندما يتم تبريد المادة إلى درجة حرارة أقل من الدرجة الحرجة لهذه المادة، غالبا 20 كلفن أو أقل. ففي حالة التوصيل المطلق يمكن لتيار كهربائي يمر في حلقة من مادة فائقة التوصيل أن يستمر في السريان إلى وقت غير محدود وبدون وجود مصدر للطاقة بعد إعطاء الدفعة الأولى. وظاهرة التوصيل الفائق ظاهرة تفسرها ميكانيكا الكم ، ولا يمكن فهمها على أساس أنها تجسيد لظاهرة الموصل المثالي ضمن إطار الميكانيكا الكلاسيكية.
يمكن تقسيم الموصلات الفائقة إلى نوعَين يمتاز كلّ منهما بعدّة خصائص أنواع الموصلات الفائقة النوع الأوّل: يدخل هذا النوع في تركيب المكوّنات الأساسيّة في مختلف التطبيقات من الكابلات الكهربائيّة إلى الرقاقات الإلكترونيّة microchips. ما يعيب هذا النوع أنّه يفقد خواصّ التوصيل الفائق بسهولة عند وضعه في مجاله المغناطيسي الحدّي critical magnetic field، ولذلك يطلق على هذا النوع بالموصل اللينsoft superconductor، تتأثّر تلك الموصلات تأثراً كبيراً بظاهرة ميسنر (meissner effect) (ظاهرة طرد أو دفع حقل مغناطيسيّ لجسم ذي موصليّة فائقة)، ومن أمثلة هذا النوع الزنك والألومنيوم. الموصلات فائقة التوصيل - شبكة الفيزياء التعليمية. النوع الثاني: يمتاز هذا النوع بصعوبة فقدِه لخواصّه التوصيليّة لو وُضع في مجال مغناطيسيّ، ونلاحظ ذلك عندما ندرس العلاقة البيانيّة بين مغناطيسيّة المادّة والمجال المغناطيسيّ المؤثّر عليها. وإذا تعرّضَتْ هذه الموادّ لمجال مغناطيسيّ ضعيف فبالكاد تتأثّر توصليتها، بينما إذا زادتْ شدّة المجال عن القيمة الحدّيّة فستفقد توصيلتها الفائقة على الفور، أمّا إذا كان المجال المغناطيسيّ وسطاً بين الحالتَين، فتصبح المادة في حالة وسطيّة تسمّى vortex state.
نعلم جميعاً أنّ سريان تيار كهربائيّ في أيّ سلكٍ موصل يواجه (مقاومة – resistance) من هذا السلك تُعيق حركة الإلكترونات فيه، وتتناسب المقاومة طردياً مع درجة الحرارة. ومع انخفاض درجة الحرارة تقلّ المقاومة تدريجيّاً حتى نصل إلى درجة حرارة معيّنة تُسمّى (درجة الحرارة الحرجة – Critical Temperature) التي تنعدم عندها مقاومة الموصل بشكلٍ تامّ، ويسير التيار الكهربائي في هذا الموصل دون أيِّ مقاومةٍ تعيق حركته، ويُسمّى الموصل في هذه الحالة بـ (الموصِل الفائق – superconductor). وهو ما سنتحدّث عنه بشيءٍ من التفصيل. الموصلات الفائقة.. تاريخ من البحث العلميّ يُعتبر اكتشاف الموصلات الفائقة واحداً من الاكتشافات العظيمة في القرن العشرين؛ ليس لأنّنا لم نتوصل لأقصى ما يمكن فعله بواسطتها فحسب، بل لأنّ النظريات التي تفسّر سلوك الموصلات الفائقة ما تزال قيد المراجعة المستمرّة حتى الآن. Books المواد فائقة التوصيل و تطبيقاتها - Noor Library. تمّت ملاحظة الموصلية الفائقة للمرة الأولى في الزئبق عام 1911 من قِبل الفيزيائيّ الهولنديّ (هايك كامرلينغ أونس – Heike Kamerlingh Onnes) من جامعه ليدن، فقد قام بتبريد الزئبق إلى درجة حرارة الهيليوم السائل (4 درجات كلفن)، ممّا أدّى إلى اختفاء مقاومته فجأةً.
كما يستخدم عدد من ملتقيات " Josephson junctions" المتصلة على التوالى لتعريف وحدة قياس الجهد الكهربى ( الفولت). وحسب طريقة التشغيل يمكن استخدام ملتقى " Josephson junctions" ككاشف للفوتونات أو كخلاط لها. كما أن التغير الكبير في المقاومة الحادث عند الانتقال من الحالة العادية إلى حالة التوصيل الفائق يستخدم في صنع موازين الحرارة [الترمومترات] في كواشف الفوتونات التجميدية. وهناك أسواق أخرى تنشأ تتغلب فيها الكفاءة النسبية وميزة الحجم والوزن التي تتمتع بها الأجهزة القائمة على التوصيل الفائق عالي الحرارة على اعتبارات التكلفة الإضافية. ومن التطبيقات المستقبلية الواعدة أيضا نقل الطاقة الكهربية في الشبكات الذكية، والمحولات الكهربية، وأجهزة تخزين الطاقة، والمحركات الكهربية (في دفع المركبات كما في قطارات الخلخلة أو قطارات الاسترفاع المغنطيسى مثلا) وأجهزة الاسترفاع المغنطيسى، والمواد النانومجهرية مثل: أنابيب النانو ، والمواد المركبة، والتبريد المغنطيسى فائق التوصيل. غير أن التوصيل الفائق حساس للحقول المغنطيسية المتحركة، وهكذا فإن التطبيقات التي تستخدم التيار المتردد (مثل المحولات) ستصبح أشد صعوبة في تطويرها عن تلك التي تعتمد التيار المستمر.