Закрепление потока — это явление, которое происходит, когда вихри потока в сверхпроводнике II типа не могут перемещаться внутри объема сверхпроводника, так что линии магнитного поля «закреплены» в этих местах. [1] Сверхпроводник должен быть сверхпроводником II типа , потому что сверхпроводники I типа не могут быть пронизаны магнитными полями . [2] Некоторые сверхпроводники I типа могут испытывать эффекты закрепления потока, если они достаточно тонкие. Если толщина материала сравнима с лондоновской глубиной проникновения , магнитное поле может проходить через материал. Акт магнитного проникновения — это то, что делает возможным закрепление потока. При более высоких магнитных полях (выше нижнего критического поля H c,1 , но ниже верхнего критического поля H c,2 ) сверхпроводник позволяет магнитному потоку входить квантованными пакетами, окруженными сверхпроводящим токовым вихрем (см. Квантовый вихрь ). Эти места проникновения известны как потоковые трубки . Количество трубок потока на единицу площади пропорционально магнитному полю с константой пропорциональности, равной кванту магнитного потока . На простом диске диаметром 76 миллиметров и толщиной 1 микрометр, рядом с магнитным полем 28 кА/м, находится приблизительно 100 миллиардов трубок потока, которые удерживают в 70 000 раз больше веса сверхпроводника. При более низких температурах трубки потока закреплены на месте и не могут двигаться. Это закрепление удерживает сверхпроводник на месте, тем самым позволяя ему левитировать. Это явление тесно связано с эффектом Мейснера , хотя и с одним существенным отличием — эффект Мейснера защищает сверхпроводник от всех магнитных полей, вызывающих отталкивание, в отличие от закрепленного состояния диска сверхпроводника, который закрепляет поток, и сверхпроводник на месте.
Закрепление потока желательно в высокотемпературных керамических сверхпроводниках для предотвращения «ползучести потока», которая может создавать псевдосопротивление и снижать как критическую плотность тока , так и критическое поле.
Ухудшение свойств высокотемпературного сверхпроводника из-за ползучести потока является ограничивающим фактором в использовании этих сверхпроводников. СКВИД- магнитометры страдают от снижения точности в определенном диапазоне приложенного поля из-за ползучести потока в сверхпроводящем магните, используемом для смещения образца, а максимальная напряженность поля высокотемпературных сверхпроводящих магнитов резко снижается из-за депрессии в критическом поле.
Ценность закрепления потока видна во многих реализациях, таких как лифты, соединения без трения и транспорт. Чем тоньше сверхпроводящий слой, тем сильнее закрепление, которое происходит при воздействии магнитных полей. Поскольку сверхпроводник закреплен над магнитом вдали от любых поверхностей, существует потенциал для соединения без трения. Транспорт - это еще одна область, в которой технология закрепления потока может произвести революцию и реформироваться. MagSurf был разработан Парижским университетом Дидро с использованием закрепления потока для создания эффекта, похожего на ховерборд , который мог бы перевозить человека, демонстрируя полезность технологии. [3] [4] Федеральный университет Рио-де-Жанейро также разрабатывает систему MagLev на основе закрепления потока под названием Maglev Cobra , которая нацелена на меньший форм-фактор, чем существующие городские железнодорожные системы. Также были проведены некоторые исследования по использованию эффекта закрепления потока для изоляции вибраций для микроустройств. Возможность фиксации сверхпроводника в пространстве может использоваться в качестве демпфирующего устройства, например пружины. Эта идея была предложена для изоляции вибраций деталей в спутниках.