超導(dǎo)體材料的應(yīng)用

超導(dǎo)體材料的應(yīng)用

1、利用材料的超導(dǎo)電性可制作磁體，應(yīng)用于電機(jī)、高能粒子加速器、磁懸浮運(yùn)輸、受控?zé)岷朔磻?yīng)、儲(chǔ)能等；可制作電力電纜，用于大容量輸電；可制作通信電纜和天線，其性能優(yōu)于常規(guī)材料。

2、利用材料的完全抗磁性可制作無(wú)摩擦陀螺儀和軸承。

3、利用約瑟夫森效應(yīng)可制作一系列精密測(cè)量?jī)x表以及輻射探測(cè)器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結(jié)作計(jì)算機(jī)的邏輯和存儲(chǔ)元件，其運(yùn)算速度比高性能集成電路的快10～20倍，功耗只有四分之一。

高溫超導(dǎo)材料應(yīng)用

由于高溫超導(dǎo)材料嚴(yán)格的低溫要求，使其在日常生活中的應(yīng)用受到了限制。應(yīng)用上，材料的制備成本較高，臨界電流和臨界磁場(chǎng)尚未達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用水平，氧化物高溫超導(dǎo)材料存在著各向異性、晶界的大量存在、相干電子長(zhǎng)度較短等特性嚴(yán)重限制了線材的長(zhǎng)距離應(yīng)用。

高溫超導(dǎo)材料在強(qiáng)電強(qiáng)磁方面的應(yīng)用主要有超導(dǎo)磁流體發(fā)電、高溫輸電、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)，高溫儲(chǔ)能以及高溫超導(dǎo)磁懸浮列車等。在弱電弱磁方面的應(yīng)用主要有高溫計(jì)算機(jī)，超導(dǎo)量子干涉器，高溫開關(guān)等。

高溫超導(dǎo)薄膜應(yīng)用于諧振器、濾波器等器件，塊材則用于磁懸浮、儲(chǔ)能飛輪等方面。超導(dǎo)體的制備工藝也將進(jìn)一步的改進(jìn)，如單晶生長(zhǎng)和薄膜制備工藝已經(jīng)取得了很大突破。高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來越多的造福于人類，也會(huì)創(chuàng)造出比BCS理論更完美的理論來解釋高溫機(jī)制。

近期威斯康辛大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授Chang-Beom Eom的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出了一種獨(dú)特的多層超導(dǎo)體，這種高溫材料是由氮族元素化合物組成的，不同于大多數(shù)高溫超導(dǎo)材料的組成元素為類似于鈮、水銀等傳導(dǎo)性元素，或是有氮族的五種元素之一與鈦酸鍶氧化物混合制成。這一發(fā)現(xiàn)，離人類希望創(chuàng)造出一類室溫超導(dǎo)體的愿望更進(jìn)一步。

低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用

（1）用超導(dǎo)材料輸電發(fā)電站通過漫長(zhǎng)的輸電線向用戶送電。由于電線存在電阻，使電流通過輸電線時(shí)電能被消耗一部分，如果用超導(dǎo)材料做成超導(dǎo)電纜用于輸電，那么在輸電線路上的損耗將降為零。

（2）超導(dǎo)發(fā)電機(jī)制造大容量發(fā)電機(jī)，關(guān)鍵部件是線圈和磁體。由于導(dǎo)線存在電阻，造成線圈嚴(yán)重發(fā)熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導(dǎo)材料制造超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，線圈是由無(wú)電阻的超導(dǎo)材料繞制的，根本不會(huì)發(fā)熱，冷卻難題迎刃而解，而且功率損失可減少50%。

（3）磁力懸浮高速列車要使列車速度達(dá)到500km·h-1，普通列車是絕對(duì)辦不到的。如果把超導(dǎo)磁體裝在列車內(nèi)，在地面軌道上敷設(shè)鋁環(huán)，利用它們之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生磁排斥作用，把列車托起離地面約10cm，使列車能懸浮在地面上而高速前進(jìn)?？煽?zé)岷司圩兒司圩儠r(shí)能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應(yīng)持續(xù)不斷，必須在108℃下將等離子約束起來，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，而超導(dǎo)磁體能產(chǎn)生約束等離子所需要的磁場(chǎng)。人類只有掌握了超導(dǎo)技術(shù)，才有可能把可控?zé)岷司圩冏優(yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為人類提供無(wú)窮的能源。