尋找常溫超導體,我們看到了希望

2020-12-04 清剛而介

超導電現象發現至今已有一百一十多年歷史了.在這歷史瞬間,超導有可能成為新產業革命的導火線,尤其是1987年液氮溫區高溫超導體的出現,全球迅速掀起高溫超導研究熱潮,人們期望高臨界電流,結構穩定的氧化物高溫起導材料的開發,能在國計民生的許多領域得到廣泛應用.現在著重就超導體在電力工業中輸電作用做簡單介紹。

人們在日常的工作,生活中常離不開電.我們平時用的電,從發電廠到變電站,再經配電,變電送到用戶,是通過由銅或鋁製成的電線傳輸的.電流傳輸過程是遵守德國物理學家歐姆發現的歐姆定律,即電路中的電壓和電流是成一定比例的,這個比例常數就是電阻.為了減少輸電過程能量損耗,釆用高壓輸電。 超導體只有在直流電的情況下,電阻才為零,在交流電時,尢其是高頻電流,電阻就不等於零.人們在研究了超導態在外加的磁場中行為之後,知道超導態可以被外加磁場所破壞,才認識道超導態是由於傳輸電流自身產生的磁場H超過超導體的臨界磁場Hc,使其超導態受到破壞,根本無法通過大的電流.這些都需要研製高溫超導材料時於以解決。

另外,目前高溫超導材料還得在液氮溫區運行。中國科學院電工研究所和西北有色金屬研究院 、北京有色金屬研究總院合作 ,自1997年底開始進行高溫超導輸電電纜的開發研究,這是我國「863」 計劃的「九五」重要項目,其目標是研製一根6米長 2000安的高溫超導輸電電纜。2000年11月底 ,最終完成了6米長2000安高溫超導電纜的研製並成功地進行了低溫通電試驗,電纜的臨界電流達2480 A(1uV/cm判據),超過設計指標。

上海電纜研究所自2000年起瞄準超導電纜這一世界前沿技術啟動研究,最為核心的是二三十根僅0.4毫米厚的100%實現國產化第二代超導帶材。項目選址位於上海市中心徐家匯地區,聯結兩座220千伏變電站,總長度約1.2千米,預計2020年底建成投產,屆時將成為世界上輸送容量最大、距離最長的全商業化運行35千伏超導電纜工程。目前已投運的最長高溫超導電纜位於德國埃森市,全長約為1公裡。

超導輸電:超導電性在電力上的應用一個較為現實的例子就是用超導體送電,由於超導體沒有電阻,採用直流輸電,它的電力損耗為零。只要有很小的電壓(如100伏)便能將電廠發的電送到千家萬戶,它既安全又經濟,目前輸電用的變電所和變壓器完全可以被省去。當然現在為冷卻迴路需要消耗一定能量,只有在輸電容量高於幾千兆瓦時,超導輸電的優勢才能明顯顯示出來。一旦室溫超導體出現,將徹底改變目前電力工業的面貌,一切將發生翻天覆地的變化。

常溫超導體是我們夢以求目標。我們看到了曙光。現在讓我們簡單介紹未來諾貝爾獎得主-魔角石墨烯先驅曹原。

當具有相似晶格常數的兩個單層二維範德華材料垂直堆疊且略微未對準時,則會呈現出周期性莫爾圖案,從而改變材料的電子態,出現電子平帶。早在2018年3月,曹原等在~1.1°魔角扭曲的雙層石墨烯中發現新的電子態,可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變,打開了非常規超導體研究的大門。這個全新的發現,把石墨烯推向了新的發展高度。

當然,在~1.1°魔角扭曲的雙層石墨烯中發現新的電子態,可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變,打開了非常規超導體研究的大門。要求其實用化,還須有一段時間努力,但至少我們看到了希望。

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    常溫超導體的意義2018《自然》雜誌年度十大人物評選出爐,居十大人物之首的是22歲中國天才科學家曹原。2018年3月5日,《自然》背靠背發布了兩篇以曹原為第一作者關於「魔角」石墨烯的重磅論文。高溫超導體一般是指超導的臨界溫度比液氮溫度(零下196度)要高的物體,相對的,超導臨界溫度從絕對0度到零下196度之間的物體,是低溫超導體。人們現在對低溫超導體的研究比較清楚了,但對高溫超導體的超導物理原理以及相關的凝聚態物理,仍然是物理學中不為人知的地帶。而「魔角」石墨烯的研究,可能打破這種現狀,成為常溫超導體的研究的裡程碑。
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    每天關注一些事,小編今天帶大家看看天文的那些事兒1、科學家發現常溫超導體 一個屬於超導體的新時代即將開啟超導體同時又稱為超導材料,它們是指在某一溫度條件下,電阻變為零的導體。這說明在高壓和接近常溫的條件下,LaH10不再「阻止」電子流動,變成了超導體。但是超導體不同。同時超導體具有完全的抗磁性,磁力線無法通過超導體。20世紀90年代,研究人員一直試圖通過提高壓力,希望藉此發現新的超導體。這一發現在當時一度引起轟動,因為它轉變時的溫度比任何已知的,讓材料具有超導性的溫度都要高。現在,研究人員已經找到了常溫超導體,只不過這種超導體必須存在於高壓狀態下。
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    而如果能夠實現常溫超導,則全球化電力供應的夢想將成真。論文通訊作者、羅徹斯特大學物理和機械工程助理教授 Ranga Dias 表示,開發在室溫下沒有電阻和磁場驅逐的超導材料,是凝聚態物理學的 「聖杯」。無數科學家已經尋找了一個多世紀。
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  • 科學家製備出世界上第一個常溫超導材料
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  • 室溫超導問世,常溫常壓的超導體還會遠嗎?
    這要從超導體的應用說起。所以電阻會消失的對嗎?我們熟悉的磁懸浮列車就利用了這個特性。超導線圈可以承載很大的電流,形成強大的超導磁體。列車和軌道上分別裝備有超導磁體。當存在外磁場時,由於完全抗磁性,超導體內部會產生一個相反的磁場,使超導體內部的總磁感應強度為零。由此產生的斥力可以使沉重的列車懸浮在空中。通過改變軌道上磁場的取向,可以使列車保持向前運動。
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