关于超导体的原理运用。

中国科学院应用超导重点实验室::中国科学院电工研究所
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-23日,第21届国际磁体技术大会(The 21st International Conference on Magnet Technology,MT-21)在合肥胜利召开,来自28个国家和地区的683名磁体技术研究领域的学术精英出席了本次盛会。会议共收到摘要862篇,现场展示614篇(158个口头报告、447个海报和9个大会特邀报告),提交科技论文519篇,数量均为历届之最。
国际磁体技术大会始于1968年,每两年举行一次,由美洲、欧……
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实验室简介
实验室成立于1970年,1998年起自行对外开放,主要从事非理想第Ⅱ类超导体在强电和强磁场方面的应用基础研究,涵盖了超导电力科学技术和超导强磁场科学技术,是超导科学技术与电工学、物质科学、生命科学的交叉和融合。
实验室是目前我国唯一从事应用超导交叉学科研究的重点实验室,人员结构和专业配置比较合理,科研队伍以……使用超导实现游戏的反重力效果[v]
投稿人:菊花
作为超导的"磁通钉扎Flux pinning(不是到是啥)"研究的一部分。来自北陸先端科学技術大学院大学,实现Wipeout反重力效果的视频。
这个新成立不久的研究小组表示,不久的将来在赛场上能够实现真人比例大小的比赛。
赛车喷出白色冷气使其能够浮在空气中。使用液态氨仅需要稍微的高温就能变成超导体的特性,很快就做出玩具水平的实物了。
由于速度比磁悬浮还快,所以对下一代机动赛车来说非常不错...不过要实现载人,路漫漫其修远兮。
视频1分33秒:
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17:30:57 :
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16:37:30 :
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16:23:55 :
id="cos_unsupport-]深度解读超导体产业及应用范围
中研普华报道:
相关研究报告
  超导性是指在某个温度下,使直流电流无电阻损耗地流动的物理现象。对于交流电流,其电阻要比一般低得多,但不为零,这是由于存在动力电感的原因。这一现象是荷兰科学家坎默林·昂尼斯于1911年在一次试验中发现的。所谓高温超导是指超导临界温度较高的超导体。在1986年4月前,把Tc在15K以上的超导体称为高临界温度的超导体,简称高温超导体。但目前所指的高温超导体,是指Tc在液氮温度以上的超导体。
  超导体具有三个特性,即零电阻、完全抗磁性和约瑟夫逊效应。
  零电阻,当导体处于临界温度以下的低温环境时,其直流电阻为零。超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关,还与外磁场强度和通过超导体的电流有关。
  完全抗磁性,又称迈斯纳效应,是1933年迈斯纳研究超导态的磁性时发现的,即不管超导体内原来有无磁场,一旦进入超导态,超导体内的磁场一定等于零,即具有安全抗磁性,超导体的完全抗磁性会产生磁悬浮现象。
  约瑟夫逊效应,电子对能够以隧道效应穿过绝缘层,在势垒两边电压为零的情况下,将产生直流超导电流,而在势垒两边有一定电压时,还会产生特定频率的交流超导电流。
  超导体有表明其基本特性的三个临界值,即:
  临界温度,高于此温度则超导体不具备超导电性;
  临界磁场强度,当超导体承受的磁场超过此强度时超导电性也会消失;
  临界电流,超过此数值时也会使其失去超导电性。
  超导体分类
  目前已查明在常压下具有超导电性的金属元素有32种,而在高压下或制成薄膜状时具有超导电性的金属元素有14种。依照磁化强度与外加磁场的不同,可把超导体分为:第I类超导体和第II类超导体。
  第I类超导体主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属,如铝、锌、镓、锡、铟等,该类超导体的溶点较低、质地较软,亦被称作“软超导体”。其特征是由正常态过渡到超导态时没有中间态,并且具有完全抗磁性。第I类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低,因而没有很好的实用价值。
  除金属元素钒、锝和铌外,第II类超导体主要包括金属化合物及其合金。第II类超导体和第I类超导体的区别主要在于:
  第II类超导体由正常态转变为超导态时有一个中间态; 第II类超导体的混合态中有磁通线存在,而第I类超导体没有; 第II类超导体比第I类超导体有更高的临界磁场、更大的临界电流密度和更高的临界温度。
  第II类超导体根据其是否具有磁通钉扎中心而分为理想第II类超导体和非理想第II类超导体。
  理想第II类超导体的晶体结构比较完整,不存在磁通钉扎中心,并且当磁通线均匀排列时,在磁通线周围的涡旋电流将彼此抵消,其体内无电流通过,从而不具有高临界电流密度。非理想第II类超导体的晶体结构存在缺陷,并且存在磁通钉扎中心,其体内的磁通线排列不均匀,体内各处的涡旋电流不能完全抵消,出现体内电流,从而具有高临界电流密度。在实际上,真正适合于实际应用的超导材料是非理想第II类超导体。
  日本名古屋大学与德国马克斯·普朗克研究所科学家组成的一个科研小组最近提出了解释磁性超导物质机理的新假说。他们的新理论认为,晶体一个个晶格的微小磁性作用使相互排斥的两个电子结成对,最终形成磁性超导体。
  在现有理论的基础上,俄罗斯超导专家们认为,在常规超导材料中,影响超导性的主要是导电电子与晶格的相互作用,电子-声子相互作用,因此,室温超导现象是完全可能的,它并不违背稳定性法则。
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导读:超导是超导电性的简称,是指某些物体当温度下降至一定温度时,电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料.自超导发现至今,超导的研究和超导材料的研制已迅速发展,超导的临界温度已从开始的几开升至几十开甚至一百多开。但人们相信,随着超导材料临界温度的提高和材料加工技术的发展,它将会在许多高科技领域获得重要应用。
关键词:超导,超导材料,临界温度
  超导是超导电性的简称,是指某些物体当温度下降至一定温度时,电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料.自超导发现至今,超导的研究和超导材料的研制已迅速发展,超导的临界温度已从开始的几开升至几十开甚至一百多开;而且超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚。以液态氮温度下低温超导材料的研究与发展获得了成功,且已实现商品化,在医疗、电子输送、运输等方面获得应用;高温超导材料的发现,是最近几十年来物理学及材料科学领域中的重大突破之一,已引起全世界广泛关注,各国众多科学工作者参与超导的研究与发展工作,人们将很快会感受到它给社会带来的巨大变革。
  1 超导材料的研究进展
  1911年一个叫昂尼斯的荷兰物理学家做了一个试验,他把水银冷却到-40℃时,亮晶晶的液体水银像&结冰&一样变成了固体,然后,他把水银拉成细丝,并继续降低温度,同时测量不同温度下固体水银的电阻。当他把温度降到绝对温度4K(相当于-269℃)时,一个奇怪的现象出现了,即水银的电阻突然变成了零。这个奇怪现象不仅昂尼斯自己很感意外,而且轰动了物理学界,后来科学家把这个现象叫超导现象,把电阻等于零的材料叫超导材料。昂尼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。但出现超导现象时的温度大都接近绝对零度,也就是-273℃的极低温,没有太大的实用可能性和经济价值。为了寻找可在比较高的温度下有超导现象的材料,世界上无数科学家为之奋斗了近60年,直到1973年,英美一些科学家才找到一种在23K(-25O℃)温度出现超导现象的铌-锗合金。此后这一纪录又保持了10多年。在无数人为寻找在高温下有超导现象的材料时,幸运的贝特诺茨和缪勒在瑞士国际商用公司实验室工作时,终于发现一种镧铜钡氧陶瓷材料在43K(-230℃)的较高温度下出现了超导现象,前联邦德国人贝特诺茨和美国人缪勒立即成了在科学界引起轰动的新闻人物。为此,他们获得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领导的研究小组相继发现了在98K(-175℃)和78.5K(-194.5℃)有超导现象的超导材料。更令人振奋的是,美国和日本等科学家在1991年又发现了球状碳分子碳60在掺入钾、铯、钕等元素后,也有超导性。有些科学家预测,球状分子碳60经过掺金属后,将来有可能在室温下出现超导现象,那时,超导材料就有可能像半导体材料一样,在世界引起一场工业革命和科技革命。
  2超导材料的主要特性
  2.1 零电阻效应
  材料在一定温度以下,其电阻为零的现象称为材料的超导电现象。在一定温度下具有零电阻超导电现象的材料,称为超导体(Superconductor)。1911年荷兰著名低温物理学家昂纳斯(H.K.Onnes)发现在T=4.1k下汞具有超导电性。采用&四引线电阻测量法&可测出超导体的R-T特性曲线,如图所示。
  2.2 迈斯纳效应
  1933年,迈斯纳(W.Meissner)发现:当置于磁场中的导体通过冷却过渡到超导态时,原来进入此导体中的磁力线会一下子被完全排斥到超导体之外(见下图),超导体内磁感应强度变为零,这表明超导体是完全抗磁体,这个现象称为迈斯纳效应。
迈斯纳效应示意图
  实验表明,超导态可以被外磁场所破坏,在低于TC的任一温度T下,当外加磁场强度H小于某一临界值HC时,超导态可以保持;当H大于HC时,超导态会被突然破坏而转变成正常态。临界磁场强度HC,其值与材料组成和环境温度等有关。 超导材料性能由临界温度TC和临界磁场HC两个参数决定,高于临界值时是一般导体,低于此数值时成为超导体。
  2 .3 同位素效应
   超导体的临界温度TC与其同位素质量M有关。M越大,TC越低,这称为同位素效应。例如,原子量为199.55的汞同位素,它的TC是4.18开,而原子量为203.4的汞同位素,TC为4.146开。M与TC有近似关系:
  2 .4 约瑟夫森效应
   当在两块超导体之间存在一块极薄的绝缘层时,超导电子(对)能通过极薄的绝缘层,这种现象称为约瑟夫森(Josephson)效应,相应的装置称为约瑟夫森器件。如图所示。
  当通以低于临界电流值I0时,在绝缘薄层上的电压为零,但当电流I&I0时,会从超导态转变为正常态,出现电压降,呈现有阻态,这种器件具有显著的非线性电阻特性,可制成高灵敏度的磁敏感器件,应用在超高速计算机等场合。
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在超导体研究领域.我国取得了令人瞩目的成就,关于超导状态下的超导体,下列说法中错误的是
A&&超导体的电阻为零&&B&&使用超导体制成的导线.将降低远距离输电线中的电能损耗&&C&&超导体适合制作滑动变阻器中的电阻丝&&D&&超导体适合制作电动机的线圈
题型:单选题难度:中档来源:陕西省中考真题
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据魔方格专家权威分析,试题“在超导体研究领域.我国取得了令人瞩目的成就,关于超导状态下的超..”主要考查你对&&新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)
新型材料:新材料之一:纳米材料 ①纳米定义:纳米是长度单位,1nm=10-9m即:十亿分之一米;②当材料的微粒小到纳米尺寸时,材料的性能就会发生显著变化.如:黄金在正常情况下呈金黄色,而它的纳米颗粒却变成了黑色,且熔点显著下降;新材料之二:超导材料 ①超导材料:是一种电阻为零的材料&②超导材料的应用: a、利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。 b、超导材料种类多,应用广泛。(如:超导磁悬浮列车)新材料之三:半导体材料有些材料,它的导电性能介于导体和绝缘体之间,这类材料称为半导体,锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。新材料之四:形状记忆合金 ①形状记忆合金:形状记忆合金:加热后能随意拉长和扭曲,冷却后形状不变;再次加热可恢复到原来形状。 ②主要成分是:镍和钛; ③物理特性:当温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化. 新材料之五:隐性材料隐性材料:能吸收电磁波、弹性好、耐拉而压硬度大 超导材料的特性:1.零电阻超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。 2.抗磁性超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。 3.同位素效应超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大,Tc越低,这称为同位素效应。例如,原子量为199.55的汞同位素,它的Tc是4.18开,而原子量为203.4的汞同位素,Tc为4.146开。记忆合金的应用:1. 记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。
2. 记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高,只有4%~6%,有待于进一步改进。
3. 记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止95%的凝血块流向心脏和肺部。
4. 人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。
4. 由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。
发现相似题
与“在超导体研究领域.我国取得了令人瞩目的成就,关于超导状态下的超..”考查相似的试题有:
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