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超导材料
来源:中华百科图书 类别:阅读 发布时间:05-19

  我們日常生活中使用的一切物质都具有电阻, 這是一般的常识.但是, 当物体的温度逐渐降低到绝对零度(零下273.15℃)附近时, 其电阻会变成零.這就是超导现象.

  超导现象是1911 年荷兰科学家温奈斯发现的, 他用液氦在零下269.03 ℃下(即绝对温度4.12K, 摄氏0 度相当於绝对温度273.15K)冷却水银时, 发现水银电阻完全消失.此时如果在水银中有感应电流, 就会一直保持下去.他还制成了超导磁铁, 想产生强磁场.但当电流增加到一定程度时, 就破坏了超导状态.此时的磁场叫临界磁场.此外, 超导还有临界温度, 临界电流密度共三个临界约束值.在不超过這三个临界值的状态下, 超导现象才会发生.

  由於超导体具有的奇妙特征, 人們立即对它产生了浓厚兴趣, 发现高临界转变温度的超导材料的竞赛在各国之间展开.1954 年制成的铌锡合金转变温度为零下252.7℃, 1975 年制成的铌锗合金转变温度为零下249.75℃, 到了80 年代末更是掀起一股超导热潮, 超导转变温度的纪录不断被打破.1990 年9 月中国超导研究中心制成的锑铋系材料的临界温度为零下151.15℃, 为目前国际最高纪录.在提高转变温度的同时, 人們也在研究提高另外两个临界值.美国阿尔贡国家实验室已使超导体的电流密度提高到105A/cm2(A 为安培, cm 为厘米), 并且在30TC(特斯拉)的强磁场中仍具有超导性质(1 特斯拉等於1 万高斯).

  超导材料具有引人注目的用途.

  因为超导体没有电阻, 在电流流过时就不会因为发热而损失电能, 因此采用超导电线可以实现远距离无损耗输电, 這样电站就可以远离居住区, 使我們的生活区更加洁净.

  超导体中每平方厘米可以流过几十万安培的强大电流, 因而可产生很强的磁场而且消耗的电能很少.日本用超导体产生17.5 万高斯的强磁场, 加上冷却用电也仅为15KW.這种强磁场是实现受控热核反应的关键之一.

  用超导体制成的超导发电机的功率可比目前发电机高100 倍以上;超导磁悬浮列车的时速每小时已达550 公里;高速超导电子计算机的计算速度每秒可达几百亿次以上.

  超导体有可能为我們這个世界带來新的技术革命, 所以目前世界各国都把超导研究列为重点攻关项目, 以期早日迈入超导时代.迄今为止, 已有8 位科学家因为研究超导体而获得了诺贝尔奖.

  

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