Lexus presenteert 'echt' hoverboard

Lexus stelt dat ze werken met permanente magneten en supergeleidende materialen. Dit betekent dat ze waarschijnlijk gebruik maken van het fenomeen Quantum Locking (ook wel Flux Pinning genoemd). Dit is echter iets heel anders dan de techniek die gebruikt wordt bij MagLev treinen, zoals Mamoulian beweert.

Om het fenomeen Quantum Locking uit te leggen kunnen we het beste beginnen bij het concept supergeleiding. Sommige materialen worden supergeleidend wanneer ze gekoeld worden tot onder hun kritieke temperatuur (Meer dan de helft van de metalen in het periodiek systeem hebben deze eigenschap, bijv. Niobium. Hun kritieke temperatuur ligt tussen 0 en 30 Kelvin). Een supergeleidend materiaal, ook wel supergeleider genoemd, heeft twee kenmerkende eigenschappen, namelijk:

1) Een supergeleider heeft geen elektrische weerstand (vandaar de naam supergeleider);
2) Wanneer een supergeleider zich in een magnetisch veld bevindt, zal de supergeleider het magneetveld proberen uit te stoten door een tegengesteld magneetveld op te wekken in de supergeleider (m.b.v. Eddy stromen).

Let op: het gaat er dus om dat het potentiële supergeleidende materiaal gekoeld wordt, en dus niet de permanente magneet, zoals Bafti beweert.

Nu we iets beter weten wat supergeleiding inhoudt, kunnen we doorgaan met de consequenties van de genoemde eigenschappen. Ten eerste is het belangrijk om te weten dat er 2 soorten supergeleiders zijn, namelijk: Type I en Type II.

Type I: Deze supergeleider werd in 1911 door de Nederlandse wetenschapper en Nobelprijswinnaar Heike Kamerlingh Onnes ontdekt. Dit deed hij door bepaalde metalen te koelen met vloeibaar helium, waardoor ze op een gegeven moment supergeleidend werden. Het gedrag van dit type supergeleiders was destijds niet theoretisch te verklaren, maar is inmiddels door de BCS-theorie wél te verklaren.

Type II: Dit type supergeleiders werd een aantal decennia later pas ontdekt. Dit type supergeleider is, in tegenstelling tot type I, niet gemaakt van zuivere metalen (zoals Niobium), maar is meestal een legering. Tot op heden is er nog geen algemeen geaccepteerde theorie die alle verschijnselen van Type II supergeleiders verklaart.

Een belangrijk verschil tussen Type I en Type II supergeleiders is de kritieke temperatuur. Type I supergeleiders hebben een kritieke temperatuur van een 0-30K. Type 2 supergeleiders hebben veel hogere kritieke temperaturen, oplopend tot wel 150K.

Quantum Locking vindt alleen plaats bij Type II supergeleiders. Type I supergeleiders stoten ofwel al het magnetische veld uit, ofwel geen magnetisch veld (als het magnetische veld te sterk is). Type II supergeleiders hebben echter een 'tussenfase' waarin ze een gedeelte van het magneetveld uitstoten. De magneetlijnen die wél door de supergeleider gaan worden 'gelocked'.

Als twee tegenovergestelde magneten boven elkaar worden geplaatst, zullen ze elkaar afstoten en zal de bovenste magneet opzij bewegen en vallen. Als een supergeleider boven een magneet geplaatst wordt (en de magneet de juiste magneetsterkte heeft) dan zal deze blijven zweven, zoals te zien is in het filmpje van Lexus. Dit komt omdat de Type II supergeleider onder het skateboard gelocked is boven de magneet in het asfalt.

In hoeverre is dit praktisch toepasbaar?

Een bekende Type II supergeleider is YBCO, die supergeleidend wordt rond 93K. Een voordeel van dit materiaal is dat deze te koelen is met vloeibaar stikstof (77K), wat een stuk goedkoper is dan vloeibaar helium. Een nadeel is dat dit materiaal duur is. Hoe duur? Nou, een stuk YBCO ter grootte van een euro kost al gauw 500 dollar. Nu is het wel zo dat ze vele malen hun eigen gewicht kunnen dragen. Zo heb ik laatst een experiment gedaan waarbij een stuk YBCO van 6 gram in staat was meer dan een kilo te dragen (meer dan 150x zijn eigen gewicht dus).

In hoeverre is het dus realistisch dat er hoverende skateboards komen? Voorlopig dus nog niet. Supergeleidende materialen zijn duur, ze moeten gekoeld worden tot extreem lage temperaturen en ze moeten zich boven een sterk magneetveld bevinden, kortom: duur. Maar goed, het is natuurlijk wel leuk om te zien!

Voor meer info:

https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity
https://en.wikipedia.org/wiki/Meissner_effect
https://en.wikipedia.org/wiki/Flux_pinning

En mocht je zelf een setje willen bestellen of iets dergelijks, kijk dan bijvoorbeeld hier:
http://quantumlevitation.com/beta/

[Reactie gewijzigd door T0M151 op 23 juli 2024 03:36]