超導體材料的應用

超導體材料的應用

1、利用材料的超導電性可制作磁體，應用于電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等；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摩擦陀螺儀和軸承。

3、利用約瑟夫森效應可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結作計算機的邏輯和存儲元件，其運算速度比高性能集成電路的快10～20倍，功耗只有四分之一。

高溫超導材料應用

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

高溫超導材料在強電強磁方面的應用主要有超導磁流體發(fā)電、高溫輸電、超導發(fā)電機與電動機，高溫儲能以及高溫超導磁懸浮列車等。在弱電弱磁方面的應用主要有高溫計算機，超導量子干涉器，高溫開關等。

高溫超導薄膜應用于諧振器、濾波器等器件，塊材則用于磁懸浮、儲能飛輪等方面。超導體的制備工藝也將進一步的改進，如單晶生長和薄膜制備工藝已經取得了很大突破。高溫超導技術的應用將會越來越多的造福于人類，也會創(chuàng)造出比BCS理論更完美的理論來解釋高溫機制。

近期威斯康辛大學材料科學與工程學教授Chang-Beom Eom的科研團隊已經開發(fā)出了一種獨特的多層超導體，這種高溫材料是由氮族元素化合物組成的，不同于大多數高溫超導材料的組成元素為類似于鈮、水銀等傳導性元素，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，離人類希望創(chuàng)造出一類室溫超導體的愿望更進一步。

低溫超導材料應用

（1）用超導材料輸電發(fā)電站通過漫長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電能被消耗一部分，如果用超導材料做成超導電纜用于輸電，那么在輸電線路上的損耗將降為零。

（2）超導發(fā)電機制造大容量發(fā)電機，關鍵部件是線圈和磁體。由于導線存在電阻，造成線圈嚴重發(fā)熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導材料制造超導發(fā)電機，線圈是由無電阻的超導材料繞制的，根本不會發(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到500km·h-1，普通列車是絕對辦不到的。如果把超導磁體裝在列車內，在地面軌道上敷設鋁環(huán)，利用它們之間發(fā)生相對運動，使鋁環(huán)中產生感應電流，從而產生磁排斥作用，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?？煽責岷司圩兒司圩儠r能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應持續(xù)不斷，必須在108℃下將等離子約束起來，這就需要一個強大的磁場，而超導磁體能產生約束等離子所需要的磁場。人類只有掌握了超導技術，才有可能把可控熱核聚變變?yōu)楝F實，為人類提供無窮的能源。