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當前位置：超導材料
發布時間：2022-12-07 15:18:37
超導材料
有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時，其電阻完全消失，這種現象稱為超導電性，具有這種現象的材料稱為超導材料。超導體的另外一個特征是：當電阻消失時，磁感應線將不能通過超導體，這種現象稱為抗磁性。
一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當溫度接近于0K時，其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到4.2K（即-269℃）時，發現水銀的電阻完全消失，超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。超導材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導材料。以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由于常規低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴復雜的液氦（4.2K）系統中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。
高溫氧化物超導體的出現，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）溫區。同液氦相比，液氮是一種非常經濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的磁性能，能夠用來產生20T以上的強磁場。導材料誘人的應用是發電、輸電和儲能。利用超導材料制作超導發電機的線圈磁體，可以將發電機的磁場強度提高到5~6萬高斯，而且幾乎沒有能量損失，與常規發電機相比，超導發電機的單機容量提高5~10倍，發電效率提高50%；超導輸電線和超導變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶，據統計，銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國每年的電力損失達1000多億度，若改為超導輸電，節省的電能相當于新建數十個大型發電廠；超導磁懸浮列車的工作原理是利用超導材料的抗磁性，將超導材料置于永久磁體（或磁場）的上方，由于超導的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體（或磁場）和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應可以制作高速超導磁懸浮列車，如上海浦東國際機場的高速列車；用于超導計算機，高速計算機要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時會產生大量的熱量，若利用電阻接近于零的超導材料制作連接線或超微發熱的超導器件，則不存在散熱問題，可使計算機的速度大大提高。
