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【超导材料有哪些广泛应用?】

利用超导材料制成的仪器可以探测很微弱的磁场,因而可侦察遥远的目标,如潜艇、坦克的活动。而超导体开关对某些辐射非常敏感,可探测微弱的红外线辐射,为军事指挥作出正确判断并提供直接的依据,为探测天外飞行器,如卫星或宇宙不明飞行物提供高灵敏度的信息。

使用超导材料制作计算机元件可使计算机的体积大大缩小,功耗显著降级,运用超导数据处理器可以使计算机获得高速处理能力,其速度是现有大型电子计算机运算速度的15倍。

用超导技术制成的核潜艇的超轻型推进系统能使核潜艇的速度和武器装载量增加一倍,而核潜艇的自身重量减小一半,可谓一举两得;火箭发射的初期必须在发射架上滑行,由于机械接触,速度越快,振动越激烈,容易损坏发射架,因此必须限制火箭的发射速度。而利用超导抗磁性产生的悬浮技术,使火箭通过电线圈沿轨道发射,可以产生强大的电磁力,从而使火箭全速升空。

【超导材料有哪些?】

超导记录不断被刷新

自从科学家发现汞的超导性以后,又发现了23种纯金属也具有超导性。包括汞在内,24种纯金属超导材料的临界温度范围为0.1K~9.13K。最高温度是9.13K的是铌元素。

为了寻找较高临界温度的超导材料,在50年代早期,科学家们将注意力转向了合金和化合物。1952年,发现了临界温度为17K的硅化钒,不久又发现了临界温度为18K的铌锡合金,这在那时是最高的临界温度。

1960年,昆兹勒发现了铌锡合金在8.8万高斯磁场中仍具有超导性。他正是第Ⅰ类超导体。以后,又陆续发现了若干铌系列合金超导体。

1973年,发现了铌锗合金,其临界温度可达23.2K,这一发现又激起了科学家们寻找高温超导体的热情。

第Ⅱ类超导体发现后,美国和英国的一些公司又花了近10年的时间开发可靠的超导产品。

人们从金属和合金中寻找超导材料的工作进行了75年,临界温度最高只达到23.2K。1986年出现了突破性的进展,美国IBM公司瑞士实验室的研究人员米勒和贝德诺尔茨于1986年1月发现了临界温度为35K的锎钡铜氧化物陶瓷超导材料,这一温度比1973年的记录又提高了12K。更重要的是发现陶瓷超导材料,改变了从金属和合金中寻找超导材料的传统思路,在金属氧化物中找到了突破口。他们的研究结果在1986年4月发表后,立即引起世界上超导研究者的关注,并很快形成世界性的超导热。人们进入了在多元氧化体系中寻找高临界温度超导体的竞赛。1987年2月,中国、日本和美国先后报导了临界温度超过氮气液化温度77.3K的超导体研制成功的消息。也就是在这一时期,高温超导进入了一个突飞猛进的发展阶段。在这个研究领域中,中国、美国和日本处于领先地位。

高温超导材料高于35K的超导材料均为金属氧化物,亦即陶瓷材料。高于77.3K的超导材料的金属中除一例外,均含金属铜,其中比较典型的是钇、钡、铜氧化物。

20世纪80年代中期以来,新发现了1300多种超导材料。

1994年1月18日,美国宣布:美国能源部阿贡国立实验室和纽约专门生产超导磁铁、线圈和超低温制冷设备的IGC公司,共同研究并制作出高温超导体磁性线圈组。在液态氦的冷却下该线圈能产生2.6特斯拉强磁场,比地球磁场强7.8万倍,打破了他们去年8月以来保持的1.65特斯拉纪录。

1995年2月27日,美国IBM公司下属的沃森研究中心的科学家说,他们对高温超导机制的研究取得了重大的突破。

尽量提高超导体的温度特性,是全球科学家竞相研究的目标。相信不远的将来,会有越来越多的超导体记录被刷新。

【都有哪些金属可以做超导体?】

超导体不是一种金属,只是一种状态,当温度低到一定程度时候,任何金属和其他物质都可以成为超导体。
各种金属变成超导体的温度不一样,高温超导体的实现超导转化较高,所以易于制造,但是好的高温超导体材料都是很难得到的,一般是复杂的化合物或混和物

【超导体是什么,用途有哪些】

超导技术的主体是超导材料。简而言之,超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失:近年来,随看材料科学的发展,超导材料的性能不断优化,实现超导的临界温度越来越高。20世纪末,科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料,室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。
超导是指某些物体当温度下降至一定温度时,电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度) 因为这个温度很低,在绝对零度附近.因而目前为止,应用不是很广泛.但是科学家在研究高温超导,如果研究成功,用这种材料导电时不损耗电能,不产生热量.可以节约能源!
1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零,他把这种零电阻现象称为超导电性。图5-13示出了汞的电阻随温度变化的关系。
汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度,常用Tc表示。
在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性,它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到,单个金属的超导转变温度都很低,没有应用价值。因此,人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度,其中Nb3Ge的转变温度为23.2K,这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态,假如没有低温技术发展作为后盾,就发现不了超导电性,无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。
低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体,在徘徊了几十年后,终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性,转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破,打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性,这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现,如Bi-Ca-CuO,Tl-Ba-Ca-CuO等,它们的超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾,人们殷切地期待着室温超导材料的出现。
人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60(A代表钾、铷、铯等),它们都是超导体,超导转变温度列于表5-8。从表中数据看到,大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体,它们都是层状结构,属二维超导。而AxC60则是有机超导体,它们是球状结构,属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。
超导研究引起各国的重视,一旦室温超导体达到实用化、工业化,将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。下面简单介绍超导体的一些应用。
(1)用超导材料输电发电站通过漫长的输电线向用户送电。由于电线存在电阻,使电流通过输电线时电能被消耗一部分,如果用超导材料做成超导电缆用于输电,那么在输电线路上的损耗将降为零。
(2)超导发电机制造大容量发电机,关键部件是线圈和磁体。由于导线存在电阻,造成线圈严重发热,如何使线圈冷却成为难题。如果用超导材料制造超导发电机,线圈是由无电阻的超导材料绕制的,根本不会发热,冷却难题迎刃而解,而且功率损失可减少50%。
(3)磁力悬浮高速列车要使列车速度达到500km•h-1,普通列车是绝对办不到的。如果把超导磁体装在列车内,在地面轨道上敷设铝环,利用它们之间发生相对运动,使铝环中产生感应电流,从而产生磁排斥作用,把列车托起离地面约10cm,使列车能悬浮在地面上而高速前进。
可控热核聚变核聚变时能释放出大量的能量。为了使核聚变反应持续不断,必须在108℃下将等离子约束起来,这就需要一个强大的磁场,而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。人类只有掌握了超导技术,才有可能把可控热核聚变变为现实,为人类提供无穷的能源。

【超导体的应用有哪些?】

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【超导体主要用于现实生活中电器的哪一些?】

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