神奇的超導材料

2022-09-10 06:42:07 字數 1480 閱讀 4645

2 超導材料的應用

超導體的特性,如零電阻性、完全抗磁性、隧道效應等以及在強磁場中能承受很大的超導電流和它在發生超導態-正常態轉變時的物理效能的變化,已開始在能源、工業、交通、醫療、航天、電子通訊、科學儀器、機械加工、重大科技工程、國防和科學實驗等領域中得到應用,並顯示出突出的優點和廣闊的前景。尤其高tc超導(hts)材料,擺脫了昂貴的液氦,近年來的成材研究和應用探索取得了長足的進步。目前,超導體材料的應用研究主要集中在輸電電纜、變壓器、故障電流限制器、大氣流引線、超導電機、超導儲能、磁共振成像儀和磁浮列車等方面。

磁懸浮列車:是利用磁懸浮作用使車輪與地面脫離接觸懸浮於軌道之上,並利用直線電機驅動列車運動的一種新型交通工具。超導磁懸浮列車採用超導直線電機和超導電動推斥磁懸浮來實現執行。

超導電纜:其發展經歷了直流低溫超導電纜、交流低溫超導電纜和交流高溫超導電纜等幾個發展過程,現在超導電纜的研製已經完全轉移到高溫超導電纜上,而且發展迅速。

超導電磁推進系統:該系統是利用電磁力推動船、艦、艇執行的一種新穎的船、艦、艇推進技術。其工作原理是:

在船、艦、艇內安置乙個超導磁體,它在海水中產生強磁場,在船、艦、艇兩側安裝一對電極,使兩極間的海水中產生很強的電流。由於磁場和海水中的電流相互作用,海水就受到電磁力的作用而運動,海水運動產生的反作用力對船、艦、艇產生強大的推力。

超導量子干涉計:squid是使超導物質特有的約瑟夫森隧道效應與超導環形成的磁通捕集器組合而構成的高靈敏度磁強計。squid磁強計可分辨10-14~10-15t的磁場,其測量精度比其他儀器高出3~4個數量級。

squid磁強計可用來測量極其微弱的磁場及磁場的微小變化。正因squid磁強計具有如此高的靈敏度,除可用於生物體測量之外,還可用於極低溫下的磁溫度計、核磁測量、重力波測量、地下和深海海底的礦藏測量等,應用範圍十分廣泛。

高能物理用大型超導磁體:要創造各種條件進行高能物理研究就需要各種大型超導磁體,以用作微觀粒子的加速、探測、聚焦和儲能。這要求磁體場強高,載流能力強,磁場空間大。

此時,若採用常規方法製造這種磁場,不但產生的磁場強度相對較低,而且能耗高。受控核聚變反應是將氫同位素的核能用熱核聚變反應釋放出來。但受控核聚變反應堆中的溫度高達兆攝氏度以上,要控制這樣的高溫,只能採用強磁場約束。

3. 超導材料的製備

超導材料具有許多優異效能,使得它在能源、工業、交通、醫療、航天、電子通訊、科學儀器、機械加工、重大科技工程、國防和科學實驗等領域中得到廣泛應用。為了滿足工業應用的要求,首先必須能製備出各種形狀的超導體,如薄膜、厚膜、塊材、帶材和線材等形狀。另外,從應用的角度來看,在獲得了足夠高的臨界轉變溫度(tc)的超導體後,超導體的載流能力(jc)還必須達到一定的強度(一般應用要求jc在104~105a·cm-2)。

要得到規定形狀的高溫超導體和良好的運載電流的能力,就必須要找到適當的製備方法。目前,所採用的工藝方法主要有粉末冶金法、、熔融生長、化學汽相沉積、雷射澱積法等方法。

4.超導研究的展望

超導材料目前尚未成為國民經濟的支柱產業,但它的應用前景卻十分誘人。專家們**,超導材料大規模應用上的突破可能引發下一次產業革命。超導時代很快就會到來。

超導材料未來應用的前景

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