Procédés d'élaboration des conducteurs recouverts supraconducteurs

Les supraconducteurs constituent une classe de matériaux aux propriétés extrêmement importantes dont une des applications les plus emblématiques est le LHC (Large Hadron Collider) du CERN qui permit notamment la découverte du boson de Higgs en 2013. Sans les supraconducteurs et la puissance des aimants qu'ils permettent, l'anneau du CERN aurait 100 km de long et non les 27 km actuels ; la construction d'ITER (CEA-Cadarache France), qui vise à maîtriser la production d'énergie par la fusion nucléaire, ne serait pas envisageable.

La supraconductivité est connue depuis un siècle et la recherche sur les matériaux supraconducteurs a toujours été très active pour mettre en application ces propriétés physiques « magiques ». Les physiciens et chimistes des matériaux ont réussi à mettre au point des alliages de métaux sous forme de fils mettant à profit les supraconducteurs dits classiques (comme par exemple les alliages de NbTi ou Nb ₃ Sn) dont la température critique reste inférieure à 20 °K. Ils nécessitent une cryogénie à l'hélium liquide, bien connue mais onéreuse. En 1986, la révolution des hautes T _c (ou HTS pour High Temperature Superconductor ) par la découverte de supraconductivité au-dessus de la température de l'azote liquide a bouleversé ce domaine. Non seulement, les nouveaux matériaux à base de cuprates, dont YBa ₂ Cu ₃ O ₇ est le plus connu, ne sont plus des métaux au sens matériau du terme, mais des céramiques, et leur température critique atteint 93 °K et même 120 °K dans certains composés (ces derniers sont cependant peu exploitables). L'intérêt pour cette nouvelle famille est énorme, mais les efforts nécessaires pour en tirer profit aussi. Comment fabriquer un câble de plusieurs kilomètres de long avec une céramique ? Tel est le défi posé par ces nouveaux matériaux. Grâce aux efforts communs des physiciens et chimistes une nouvelle classe de matériaux est sur le point d'émerger.

Dans un premier temps, les chercheurs ont exploité une variété de cuprates, adaptée à une mise en forme proche de celle des supraconducteurs classiques ; ils ont réussi à insérer des granulats ou poudres de BiSrCaCuO (Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O _x  : Bi2212 ou Bi ₂ Sr ₂ Ca ₂ Cu ₃ ...