超導(dǎo)體的應(yīng)用

超導(dǎo)體的應(yīng)用

超導(dǎo)體的應(yīng)用可分為三類(lèi)：強(qiáng)電應(yīng)用、弱電應(yīng)用和抗磁性應(yīng)用。強(qiáng)電應(yīng)用即大電流應(yīng)用，包括超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能；弱電應(yīng)用即電子學(xué)應(yīng)用，包括超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；抗磁性應(yīng)用主要包括磁懸浮列車(chē)和熱核聚變反應(yīng)堆等。

強(qiáng)電應(yīng)用

超導(dǎo)發(fā)電機(jī)：目前，超導(dǎo)發(fā)電機(jī)有兩種含義。一種含義是將普通發(fā)電機(jī)的銅繞組換成超導(dǎo)體繞組，以提高電流密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，具有發(fā)電容量大、體積小、重量輕、電抗小、效率高的優(yōu)勢(shì)。另一種含義是指超導(dǎo)磁流體發(fā)電機(jī)，磁流體發(fā)電機(jī)具有效率高、發(fā)電容量大等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)磁體在發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的損耗，而超導(dǎo)磁體自身?yè)p耗小，可以彌補(bǔ)這一不足。

超導(dǎo)輸電：由超導(dǎo)材料制作的超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，可以把電力幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國(guó)，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。

弱電應(yīng)用

超導(dǎo)計(jì)算機(jī)：高速計(jì)算機(jī)要求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(shí)會(huì)發(fā)生大量的熱，而散熱是超大規(guī)模集成電路面臨的難題。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)中的超大規(guī)模集成電路，其元件間的互連線用接近零電阻和超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件來(lái)制作，不存在散熱問(wèn)題，同時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度大大提高。此外，科學(xué)家正研究用半導(dǎo)體和超導(dǎo)體來(lái)制造晶體管，甚至完全用超導(dǎo)體來(lái)制作晶體管。

抗磁性應(yīng)用

超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)：利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過(guò)超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)。

核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體”：核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)1億～2億攝氏度，沒(méi)有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。而超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以作為“磁封閉體”，將熱核反應(yīng)堆中的超高溫等離子體包圍、約束起來(lái)，然后慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀(jì)前景廣闊的新能源。