超导材料(超导材料可以制成电热器吗)

heike2022-07-1151

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超导材料有哪些?

1、铜氧超导体

铜氧超导体是最早发现的高温超导体,20世纪八十年代缪勒、柏诺兹合成的钡-镧-铜-氧系高温超导体和朱经武、赵忠贤合成的钇-钡-铜-氧系高温超导体均属于此范畴。

2、铁基超导体

自从2006年发现铁基超导体以来,对铁基超导体日趋深入,比较突出的成果有:2008年,日本科学家细野秀雄发现掺杂F的LaFeOP超导体具有26K的临界温度;

3、硼化镁超导体

2001年1月,日本青山学院大学J.Akimitsu教授等人首次发现MgB2具有超导电性,其临界温度约为39K。虽然硼化镁的临界温度较低,但与铜氧超导体、铁基超导体相比,仍有很多优势,包括:结构简单、易于制备;原料来源广泛、成本较低;易于加工。

扩展资料

超导材料的应用主要有:

①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电;可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。

②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。

③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。

参考资料来源:百度百科-超导体

什么是超导材料?

1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到4.15K附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0.012K,锌为0.75K,铝为1.196K,铅为7.193K。

什么是超导材料?

在地球上,所有的元素和材料都有电阻,就是导电性最好的银、铜、铝也不例外,但有些种类的材料在一定条件下却没有电阻,这就是所谓超导材料。

超导材料最早是由荷兰的物理学家昂内斯在1911年发现的。那时,许多科学家发现,金属的电阻和它所处的温度条件有很大关系。温度高时,它的电阻就增加,温度低时,电阻就减小。并总结出一个金属电阻与温度之间关系的理论公式。当时,荷兰物理学家昂内斯为检验这个公式是否正确,就用汞(水银)作试验。他把水银冷却到-40℃,使它变成固体,然后把水银拉成细丝并继续降低温度,同时测量不同温度时固体水银的电阻。当温度降到4K时,一个奇怪的现象发生了,水银的电阻突然变为零。这一发现轰动了世界物理学界。后来科学家把这个现象叫作超导(电)现象,把电阻等于零的材料称为超导(电)材料。

各种超导线材料可广泛用于输电

昂内斯和许多科学家后来又发现了28种超导元素和8000多种超导化合物,但出现超导现象的温度大多接近绝对零度,因而这种超导材料没有什么经济价值,因为制造这种超低温本身就花钱很多而且相当困难。

为了寻找在比较高的温度下没有电阻的超导材料,世界上无数科学家奋斗了近60年,也没有取得什么进展。直到1973年,英美一些科学家才找到一种在23K时出现超导现象的铌锗合金,此后这一记录又保持了10多年。

到1986年,在瑞士国际商用公司实验室工作的贝特诺茨和缪勒从别人多次失败中吸取了经验,放弃了在金属和合金中寻找超导材料的老观念,解放思想,终于发现一种镧铜钡氧陶瓷氯化物材料在43K这一较高温度出现了超导现象。这是一个了不起的突破,因此他们两人同时获得了1987年的诺贝尔物理学奖。

此后,美籍华人学者朱经武、中国物理学家赵忠贤等在1987年相继发现了在78.5K和98K时出现超导现象的超导材料。这样,超导材料就可以在液氮中工作了。

更令人振奋的是,1991年美国和日本的科学家又发现了球状碳分子C↓60在掺钾、铯、钕等元素后,也有超导现象。超导材料的出现有可能像半导体材料一样,在世界引起一场工业和科技革命。因为没有电阻的材料用途极为广泛:用它输送电流不会损耗电力;用它做发电机可以做得很小,但发出的电流可以很大。例如,一台普通的大型发电机需要用15~20吨铜线绕成线圈,而如果用超导材料线圈,只要几百克就够了,而发出的电力却是一样的。

超导材料可以制作大型强磁体,未来的磁悬浮列车中超导磁体是磁悬浮列车中的关键性部件,用它产生的巨大磁力才能使列车悬浮起来。

超导材料还可以制成储电装置,把电流储存起来,供急需时使用。1987年,美国国防部为适应“星球大战”的需要,决定建立一个用超导材料储电的装置,在和平时期,可向居民供电,在导弹袭来时,可为激光武器供电,用激光摧毁导弹。

因为超导材料没有电阻,只要把电“注入”超导线圈,电流就可以无休止地在线圈中流动也不会有损耗。美国设计了一个可以储存500万千瓦小时的巨型超导储电装置,它像一个巨大的轮胎,深埋在地下的核心部分是用超导材料做成的储能线圈。它的直径就有1568米,储存的电力足以供几十万人口的城市照明用电。

超导材料也可以制作高灵敏度的测量仪器及逻辑元件和存储元件。这些元件以超导薄膜的形式应用,所用的超导薄膜的厚度只需不到1微米就够了。用超导材料制成的量子干涉器件可测量小到10的负18次方伏特的电压差和10-18安培的电流,是磁脑照相术用仪器不可缺少的电子器件。

超导材料种类

超导材料是一种在一定条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。目前,已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。超导材料根据临界转变温度可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料等,高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超导材料、铁基超导材料等。

超导材料根据临界转变温度的不同可分为低温超导材料和高温超导材料。

低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料;高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超导材料、铁基超导材料。

尽管已经发现了数万种超导体,但真正具有实用价值的超导体并不多。

得到应用的低温超导体主要包括NbTi、Nb3Sn、Nb3Al等,其制备技术与工艺已经相当成熟,并推动了加速器磁体、核聚变工程用超导磁体、核磁共振(MRI和NMR)磁体、通用超导磁体等应用领域的发展。

具有实用价值的高温超导体主要包括铋系(BSCCO,第一代高温超导材料)和钇系(YBCO或ReBCO,第二代高温超导材料)。

进入21世纪以来,MgB2和铁基超导体相继被发现,成为两种新的具有实际应用潜力的超导体。

来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线

什么是超导材料的特点是怎样的?

具有超导性质的材料叫做超导材料。超导材料是当今新材料领域中一个十分重要的组成部分,超导材料的发现是20世纪物理学的一项重大成就。由于物体电阻的消除,使能量可以在穿过其中时不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,产生强大的磁场。超导材料的应用为人类展现出一个前景十分广阔的领域,并将会对人类社会发展产生深远的影响。经过科学家们数十年的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是消除温度障碍,寻求高温超导材料,即摆脱原有的低温冷却才能产生的束缚。

超导材料是什么?

超导材料是一种在一定条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。目前,已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。超导材料根据临界转变温度可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料等,高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超导材料、铁基超导材料等。

超导材料具有两大显著特性,零电阻和迈斯纳效应,此外还具有同位素效应、量子隧道效应等特性,可利用超导体实现诸如无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等,目前超导材料在医疗器械、国防军事、电子通信、电力能源、交通运输等众多领域取得了应用。

曾有10人因超导材料的研究成果而获得诺贝尔物理学奖。

来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线

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