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超导

1911年,荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡末林—昂内斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1  ---查看全文 >>

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超导

超导

1911年,荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡末林—昂内斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。下面我们就来讲解超导的内容。

超导
超导

基本介绍

人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。

超导是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质。1911年荷兰物理学家H·卡末林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K附近时突然进入一种新状态,其电阻小到实际上测不出来,他把汞的这一新状态称为超导态。以后又发现许多其他金属也具有超导电性。低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。

1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时,这一超导体内的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现:锡球过渡到超导态时,锡球周围的磁场突然发生变化,磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了,人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。

后来人们还做过这样一个实验:在一个浅平的锡盘中,放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体,然后把温度降低,使锡盘出现超导性,这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,慢慢地飘起,悬浮不动。

迈斯纳效应有着重要的意义,它可以用来判别物质是否具有超导性。

为了使超导材料有实用性,人们开始了探索高温超导的历程,从1911年至1986年,超导温度由水银的4.2K提高到23.22K(0K=-273.15℃;K开尔文温标,起点为绝对零度)。1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K,12月30日,又将这一纪录刷新为40.2K,1987年1月升至43K,不久又升至46K和53K,2月15日发现了98K超导体。高温超导体取得了巨大突破,使超导技术走向大规模应用。

超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船,由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行,这将大大提高它们的速度和安静性,并有效减少机械磨损。利用超导悬浮可制造无磨损轴承,将轴承转速提高到每分钟10万转以上。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验,1987年开始,日本开始试运行,但经常出现失效现象,出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航,目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍,但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。

超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗,而利用超导体则可最大限度地降低损耗,但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段,从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展,新超导材料的不断涌现,超导输电的希望能在不久的将来得以实现。
现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态,但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。

发展前景

据《2013-2017年 中国超导行业发展前景与投资战略规划分析报告》[1]显示,超导现象早在1911年就为世人所知。目前我国关于超导技术的各项研发均已步入正轨,且进入产业化运作,现已普遍运营在电力行业、通信领域、军事领域以及医疗领域等。

在我国关于超导的研发中,超导材料经营经历了低温到高温的研发,第一代材料已经研究成熟,第二代材料由于其成本低更适用于产业化运作而被市场看好;超导产品品类逐渐增加,现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。虽然与国际尚有一定的差距,但部分领域的研发已经处于国际先进水平。

由于超导技术被认为将在一定程度上决定一个国家智能电网的竞争力,因此,对于超导产业而言,“十二五”期间,我国智能电网的全面建设将给该产业的发展提供良好的发展契机。

前瞻网认为,超导产业或将迎来“十年十倍”的快速增长,未来十年我国超导市场的规模约为1300-1600亿元,预计到2020年,该产值将达到750亿美元。

由于超导技术壁垒高,虽然各类超导材料企业以及电线电缆类生产企业相继进入超导产业市场,但全球仅少数研究机构掌握相关技术,且尚未有企业实现大规模商业化生产,市场呈现垄断格局,因此市场的最先进入者将因丰富的运行经验占据明显的优势地位,成为市场的领导者。

超导
超导

什么是超导体?


在一定低温的情况下导体的电阻为0 的导体叫做超导体
但是超导体在现实生活中是不存在的
因为超导体是在超低温的情况下才会出现电阻为零的情况
比如:铌锗合金,其临界超导温度为23.2K(开氏度)

总之,为了自己将来更好的适应社会的发展,应该增强自己对科学知识的理解和对科学理论知识的掌握。同时,希望本文能对大家的工作有一定的指导作用。

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