大家好，歡迎收看我的百家號小傑健談，今天小編要給大家的介紹的是超導材料的重大發現。
1911年荷蘭物理學家昂納斯在研究水銀低溫電阻時發現:當溫度降到4.2K時,水銀的電阻急劇下降,以至完全消失(即零電阻)。1913年他在一篇論文中首次以「超導電性」一詞來表達這現象,把某些物質在冷卻到某一溫度點以下電阻為零的現象稱為超導電性,相應物質稱為超導體。超導現象的發現,引起了各國科學家的高度重視,並寄予很大期望。但直到1986年以前,已知超導材料的最高臨界溫度只有23.2K,大多數超導材料的臨界溫度還要低得多,這樣低的溫度基本上只有液氮才能達到。
因此,儘管超導材料具有革命性的潛力,但由於很難製造工程用的材料,又難以保持很低的工作溫度,所以幾十年來超導技術的實際應用一直受到嚴重限制。當前,氧化物高溫超導體的發現與研究,為超導技術進一步走向實用化提供了前提條件。1986年,年輕的物理學家貝特諾茨和繆勒在瑞土國際商用公司實驗室工作,他們從奇妙的超導現象中獲得啟示,發現了一種鑭銅鋇氧陶瓷氧化物材料在比絕對零度高43度的較高溫度下,即43K時,會出現超導現象。
此後,我國物理學家趙忠賢、美籍華人科學家朱經武,相繼於1987年發現了釔鋇銅氧系高溫超導材料。不久,又發現了鉍鍶鈣氧銅超導合金和鉈鋇鈣銅氧合金,這種合金在110K和120K出現超導現象,使超導溫度更接近於室溫。接著,我國科學家又發現了一種高溫超導的材料,這種超導材料在132K時電阻為零。現在,科學家們正致力於使超導臨界溫度達到240K(乾冰溫度)和300K(室溫),他們已經注意到這樣一種現象,即利用氟、氮、碳部分代氧,或把鈧、鍶和某些金屬元素加在釓鋇銅氧化物中,這樣就有可能制出室溫超導體。
科學家們對這一想法充滿信心,認為一定能很快實現它。超導材料有幾個特點,首先,超導材料沒有電阻,它輸送電流時,不會造成電力損耗,用它可以製作出體積很小的發電機,送出的電流卻很大。除了沒有電阻外,超導材料還有個重要特性,就是完全抗磁性,也叫做邁斯納效應。這種完全抗磁性是指把個超導體放在一塊永久磁鐵上,由於這個超導體具有抗磁性,磁鐵的磁力線不能穿過超導體,結果就會在磁鐵和超導體之間產生排斥力,這種排斥力使超導體懸浮在磁鐵的上方。科學家們對超導材料的發展前景充滿了信心,他們推測,如果利用超導材料的這兩個特性製成各種輸電、發電、儲能設備,將會大大節約能源和提高效率。
國際上正在開發轉子磁場線圈和定子電樞線圈均使用超導線材的發電機這種發電機叫全超導發電機。同時也在研究使用高溫超導線材的發電機,這種發電機叫做高溫超導發電機。這兩種發電機作為新型超導發電機,仍處在研製開發階段。此外,科學家們還在進行試驗,研究用超導材料製作的,能把電能幾乎無損耗地高效地輸送給用戶的超導電線和超導變壓器。同時,對核聚變發電,超導體也將產生重大影響。超導材料在上述強電領域的用途極其廣泛,其在弱電和抗磁性領域的應用也很充分。磁懸浮列車是利用超導材料的抗磁性(磁懸浮效應)生產的,它現在已進入實質性的運營階段。超導材料將會引起人類陸地交通的變革。此外超導體在許多科學儀器中也得到了運用,如粒子加速器,它是使如質子等帶電粒子增加速度,獲得高能的儀器。
超導技術使過去很難實現的10萬高斯的強磁場在現在變得實現起來相當容易。強大的超導磁體可以使觀察分子、原子行為的高解析度電子顯微鏡輕鬆製成。採用超導磁體的磁共振、人體掃描技術在醫學診斷中的重要作用日益凸顯。總之,凡是需要強大均勻磁場之處,超導磁體都能成功地完成任務。現在一門實用性很強的學科—超導電子學正在迅速發展。它的發展必將給電子工業帶來革命性的衝擊。