概念
超導(dǎo)材料,是指具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料。
特性
1.零電阻:超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零,能夠無(wú)損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感應(yīng)電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。
2.具有抗磁性:超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí),只要外加磁場(chǎng)不超過(guò)一定值,磁力線不能透入,超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。
3.具有臨界溫度:外磁場(chǎng)為零時(shí)超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度,以Tc表示。
4.具有臨界磁場(chǎng):使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度,以Hc表示。
5.臨界電流和臨界電流密度:通過(guò)超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會(huì)使超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài),以Ic表示。Ic一般隨溫度和外磁場(chǎng)的增加而減少。單位截面積所承載的Ic稱為臨界電流密度,以Jc表示。
分類
?。?)根據(jù)材料對(duì)于磁場(chǎng)的響應(yīng):第一類超導(dǎo)體和第二類超導(dǎo)體。從宏觀物理性能上看,第一類超導(dǎo)體只存在單一的臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度;第二類超導(dǎo)體有兩個(gè)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度值,在兩個(gè)臨界值之間,材料允許部分磁場(chǎng)穿透材料。從理論上看,如上文“理論解釋”中的GL理論所言,參數(shù)κ是劃分兩類超導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)。在已發(fā)現(xiàn)的元素超導(dǎo)體中,第一類超導(dǎo)體占大多數(shù),只有釩、鈮、锝屬于屬于第二類超導(dǎo)體;但很多合金超導(dǎo)體和化合物超導(dǎo)體都屬于第二類超導(dǎo)體。
?。?)根據(jù)解釋理論:傳統(tǒng)超導(dǎo)體(可以用BCS理論或其推論解釋)和非傳統(tǒng)超導(dǎo)體(不能用BCS理論解釋)。
?。?)根據(jù)臨界溫度:高溫超導(dǎo)體和低溫超導(dǎo)體。高溫超導(dǎo)體通常指臨界溫度高于液氮溫度(大于77K)的超導(dǎo)體,低溫超導(dǎo)體通常指臨界溫度低于液氮溫度(小于77K)的超導(dǎo)體。
(4)根據(jù)材料類型:元素超導(dǎo)體(如鉛和水銀)、合金超導(dǎo)體(如鈮鈦合金)、氧化物超導(dǎo)體(如釔鋇銅氧化物)、有機(jī)超導(dǎo)體(如碳納米管)。
低溫超導(dǎo)
高溫超導(dǎo)
優(yōu)點(diǎn)
1.在超導(dǎo)狀態(tài)瞎,只需要消耗極少的電能就可以獲得非常強(qiáng)的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng);2.超導(dǎo)磁體可以用于制作吵到發(fā)電機(jī),磁流體發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)輸電線路;3.可以利用超導(dǎo)材料的抗磁性制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車;4.用超導(dǎo)材料制作超導(dǎo)計(jì)算機(jī)可以使電腦不存在散熱問(wèn)題,同時(shí)使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度大大提高;5.超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以作為“磁封閉體”,從而使受控核聚變能源成為21世紀(jì)前景廣闊的新能源;6.可制作電力電纜,用于大容量輸電,減少輸電過(guò)程中在輸電線路上的損耗;7.可以利用材料的完全抗磁性可制作無(wú)摩擦陀螺儀和軸承;8.可制作一系列精密測(cè)量?jī)x表和輻射探測(cè)器,微波發(fā)生器,邏輯元件等。
不足
目前的超導(dǎo)體必須在較低的溫度下才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),暫未發(fā)現(xiàn)常溫超導(dǎo)體。
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