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什么是超導(dǎo)材料?

來源:本站 | 作者:admin | 時間:2013-01-20 00:53:40 ]
       超導(dǎo)技術(shù)的研究是當代科技中的一項重大課題。隨著“低溫”超導(dǎo)材料研究開發(fā)難度的增大,興起了“高溫”超導(dǎo)材料的研究開發(fā)。 
   早在1911年,荷蘭科學(xué)家昂尼斯用液氮冷卻水銀,當溫度降到-2690C左右時,發(fā)現(xiàn)水銀的電阻空氣完全消失,這種現(xiàn)象稱為“超導(dǎo)”現(xiàn)象,所有具有這種零電阻的材料稱為超導(dǎo)體。由于超導(dǎo)體具有兩大宏觀特征,即零電阻和完全抗磁性,因而它可以輸送大電流不發(fā)熱,幾乎不損耗能量。但是在1911年之后的70多年里,科學(xué)家所研制的超導(dǎo)體一直處在低溫下,最高溫度只有23.2K。直到80年代后期,發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度達35K的鑭鋇銅氧化物之后,世界性的“高溫”超導(dǎo)材料的研究開發(fā)熱才蓬勃發(fā)展起來。從1987年到現(xiàn)在,美、中、日三國都相繼發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度100K的超導(dǎo)材料。當前,世界各國在高溫超導(dǎo)材料研究方面競爭十分激烈,都希望率先找到常溫條件下的高溫超導(dǎo)材料。我國對超導(dǎo)材料的探索,以及相關(guān)的材料科學(xué)基礎(chǔ)性研究方面一直保持或接近世界前沿。1998年7月24日,北京有色金屬研究總院研制成功我國第一根由鉍系高溫超導(dǎo)材料制造的輸電電纜,性能達到世界先進水平。 
   高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用必將導(dǎo)致一場新的技術(shù)革命,其意義不亞于半導(dǎo)體材料。這是因為超導(dǎo)材料的應(yīng)用領(lǐng)域較廣:①電力輸送??梢圆患訅狠旊姡娔軗p失可減少10%以上,電費開支可節(jié)省15%以上。據(jù)測算,單是超導(dǎo)輸電的實現(xiàn)就可使美國一年節(jié)省價值100億美元的電力。②受控熱核聚變反應(yīng)裝置。其反應(yīng)過程中的溫度高達1億攝氏度,目前還沒有任何裝置能約束這種極高溫的反應(yīng)過程,而將來用超導(dǎo)體產(chǎn)生的超強磁場可有效地控制這種反應(yīng)過程。③超導(dǎo)磁懸浮列車。這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式,它是在沒有輪子的車廂上和軌道上安置線圈,電流通過時使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀,以線形電機推動車廂前進。這種列車沒有輪軌接觸滾動的阻力,列車行駛速度大大提高,時速可達500多公里。如北京到廣州,只需要4個多小時。另外,用超導(dǎo)電動汽車取代燃油汽車,全世界每年可節(jié)省燃油10億噸以上,并可大大減少噪音和環(huán)境污染。④超導(dǎo)電子計算機。用超導(dǎo)芯片將大大提高計算機的運算速度,并減少體積。美國IBM公司研制的一臺運算速度為8000萬次/秒的超導(dǎo)計算機,體積只有一部電話機大小,其元件不發(fā)熱,可長時間高效率運行。

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