Cientistas dos EUA simplificam a impressão 3D de supercondutores – um novo passo em direção às tecnologias quânticas e muito mais

Cientistas da Universidade Cornell apresentaram uma tecnologia simplificada para a criação de elementos supercondutores por meio da impressão 3D. Anteriormente, isso exigia vários ciclos com recozimento em cada etapa. A nova tecnologia permite a impressão de elementos supercondutores de configuração complexa de uma só vez — com apenas um ciclo de recozimento. Isso promete expandir o escopo de aplicação dos supercondutores na ciência e na indústria.

Fonte da imagem: AI generation Grok 3/avalanche noticias

Os pesquisadores criaram uma composição especial de copolímeros e nanopartículas inorgânicas que se automontam durante o processo de impressão. Após o tratamento térmico, as estruturas impressas se transformam em supercondutores cristalinos porosos. O processo “one-pot” apresentado simplifica significativamente os métodos tradicionais que exigem síntese em vários estágios, múltiplos pós, ligantes e vários ciclos de aquecimento.

O novo método permite a criação de supercondutores com estrutura ordenada em três níveis: atômico (rede cristalina), mesoestrutural (devido à auto-organização dos copolímeros) e macroscópico (na forma de componentes individuais do circuito – bobinas, espirais e outras formas complexas). A tecnologia foi testada em nitreto de nióbio, que demonstra supercondutividade quando resfriado a -256 °C. Este material mantém suas propriedades em campos magnéticos de até 50 Tesla, significativamente mais alto do que outros supercondutores dessa classe. Componentes impressos a partir de nitreto de nióbio confirmaram o efeito em um campo magnético com a máxima intensidade possível para ele.

Usar a impressão 3D em pó para criar elementos supercondutores simplifica a fabricação e pode melhorar uma série de tecnologias baseadas em supercondutividade, de ímãs de ressonância magnética a dispositivos quânticos.

«”Estamos trabalhando nisso há muito tempo”, explicam os cientistas. “Este trabalho mostra que podemos não apenas imprimir formas complexas, mas também conferir aos materiais propriedades que antes eram simplesmente impossíveis de alcançar.”

A equipe planeja aplicar essa abordagem a outros compostos supercondutores, incluindo o nitreto de titânio. Eles também planejam estudar geometrias 3D complexas, difíceis de reproduzir usando métodos tradicionais. Além disso, a estrutura porosa do material proporciona uma área de superfície recorde para supercondutores, o que pode ser útil para pesquisas com materiais quânticos e dispositivos de próxima geração.