超导现象与绝对零度电压与电阻有关系吗吗?

下列关于电阻率的叙述,正确的是(  )A.材料的电阻率不管在什么条件下都不可能为零B.常用的导线是用_百度知道
下列关于电阻率的叙述,正确的是(  )A.材料的电阻率不管在什么条件下都不可能为零B.常用的导线是用
下列关于电阻率的叙述,正确的是(  )A.材料的电阻率不管在什么条件下都不可能为零B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D.任何材料的电阻率都随温度的升高而增大
提问者采纳
A、某些金属材料,当温度降低到绝对零度附近时,电阻率会突然减为零,叫做超导现象,故A错误;B、纯金属电阻率较小,通常制作导线,故B正确;C、材料的电阻率是由材料本身决定的,还与温度有关,故C错误;D、金属材料的电阻率随温度的升高而升高,半导体的电阻率随温度的升高而降低,故D错误;故选B.
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出门在外也不愁金属在绝对零度下是超导还是绝缘?_百度作业帮
金属在绝对零度下是超导还是绝缘?
金属在绝对零度下是超导还是绝缘?
美国Brown大学的研究人员James Valles,宣布在被冷却到接近绝对零度、具有无限大电阻的超绝缘体(superinsulators)中发现了库伯对.超绝缘体在将来可与超导体结合,创造出完全不会产生热量的一种超级电路(supercircuits).「我们发现库柏对能在绝对零度之下除了能导电,也能完全阻绝电流.」Valles表示.Brown大学的研究人员是在使用铋(bismuth)制造一种只有四个原子厚的薄膜时,发现了超绝缘体;铋是一种常用的超导体材料.研究人员并使用该种薄膜制作了一个模板,在模板上打出多个50奈米大小的孔洞,以设置将铋从超导体变成超绝缘体的条件.超导金属(superconducting metals)的工作原理,是将电子绑成库柏对(Cooper pair),其运动能够耦合为长串的电子.这些电子与导体的晶格振动(lattice vibration)会在冷却到接近绝对零度时同步,因此避免与形成电阻的金属原子发生碰撞.现在研究人员正试图开发出一种相对于超导体理论、又能说明超绝缘体工作原理的理论;而到目前为止,他们的理论认为,当库柏对做为超绝缘体时会被锁在一起,而不是连接成串.研究人员表示,在铋模板上的小孔,能让被锁住的的库柏对旋转成一个个小漩涡时被侦测到.接下来,Brown大学的研究人员希望能为超导线制做隔热的超绝缘体;而如果超绝缘体对导线的效果很好,在来就是把两者结合在一起形成超导电路.研究人员表示,目前市面上的约瑟芬组件(Josephson junctions),是用一个绝缘体将两个超导金属分开,而未来采用具备无限电阻特性之材料(即超绝缘体)的量子效应,可望制造出新型组件.
热力学第三定律说过绝对零度以下不可能达到,所以现在对于金属的绝缘还是超导没有定论,只有有人能够先打破第三定律,才有可能解释这个问题!(1)某学校学生在开展“测金属电阻率”研究性学习活动中,对有关金属(灯泡中的钨丝)、半导体(二极管)、合金(标准电阻)及超导材料的电阻率查阅了大量资料,提出了下列一些说_百度作业帮
(1)某学校学生在开展“测金属电阻率”研究性学习活动中,对有关金属(灯泡中的钨丝)、半导体(二极管)、合金(标准电阻)及超导材料的电阻率查阅了大量资料,提出了下列一些说
(1)某学校学生在开展“测金属电阻率”研究性学习活动中,对有关金属(灯泡中的钨丝)、半导体(二极管)、合金(标准电阻)及超导材料的电阻率查阅了大量资料,提出了下列一些说法,你认为正确的有(  )A.金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而不发生显著变化制成的B.标准电阻是利用合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化制成的C.半导体材料的电阻率随温度升高而增大D.当温度为绝对零度时,某种材料电阻率突然为零,这种现象叫超导现象(2)①在“测金属电阻率”实验中,螺旋测微器测金属丝的直径的读数如图,则直径d=______mm.②测得接入电路的金属丝的长度为l,已知其电阻大约为25Ω.在用伏安法准确测其电阻时,有下列器材供选择,除必选电源(电动势1.5V,内阻很小)、导线、开关外,电流表应选______,电压表应选______,滑动变阻器应选______.(填代号)并将设计好的测量电路原理图画在虚框内.A1电流表(量程40&mA,内阻约0.5Ω)A2电流表(量程10&mA,内阻约0.6Ω)V1电压表(量程6V,内阻约30&kΩ)V2电压表(量程1.2V,内阻约20&kΩ)R1滑动变阻器(范围0~10Ω)R2滑动变阻器(范围0~2kΩ)③若电压表、电流表读数用U、I表示,用上述测得的物理量计算金属丝的电阻率的表示式为ρ=24Il.
(1)A、金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而而升高制成的,故A错误;B、合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化,标准电阻是利用该原理制成的,故B正确;C、半导体材料的电阻率随温度升高而减小,故C错误;D、当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减为零,这种现象叫超导现象;绝对零度是达不到的,故D错误;故选B.(2)①固定刻度读数为0.5mm;可动刻度读数为:40.0×0.01mm=0.400mm;故读数为:0.900mm;②最大电流为:I;故电流表选择A1,电压表选择V2;滑动变阻器采用分压式接法,为便于操作,选择小电阻,故选R1;电路图如图所示:③根据欧姆定律,有:R=;根据电阻定律,有:R=;其中:S=2;联立解得:24Il;故答案为:(1)B;(2)①0.900;②A1,V2,R1;测量电路原理图如图;&③24Il.
本题考点:
测定金属的电阻率.
问题解析:
(1)金属电阻率随温度的升高而升高,半导体的电阻率随温度的升高的降低;当温度为绝对零度时,某种材料电阻率突然为零,这种现象叫超导现象;(2)①螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上半刻度读数再加可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读;②估算出最大电流,然后根据安全要求选择电压表和电流表的量程,滑动变阻器选择小电阻,采用分压式接法;③根据欧姆定律和电阻定律列式后联立求解.低温超导材料_百度百科
低温超导材料
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低温超导材料(low temperature superconducting material)具有低临界转变温度(Tc&30K),在液氦温度条件下工作的超导材料。分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb( 铌 ),Tc 为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体,Tc 在 9K 以上。最早研究的是NbZr合金,在此基础上又出现了 NbTi合金 。NbTi 合金的超导电性和加工性能均优于 NbZr 合金 ,其使用已占低温超导合金的95% 左右 。NbTi 合金可用一般难熔金属的加工方法加工成合金,再用多芯复合加工法加工成以铜(或铝)为基体的多芯复合超导线,最后用冶金方法使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相(α+β)合金,以满足使用要求。化合物低温超导材料有NbN (Tc=16K)、Nb3Sn ( Tc=18.1K) 和 V3Ga(Tc=16.8K)。NbN多以薄膜形式使用 ,由于其稳定性好 ,已制成实用的弱电元器件 。Nb3Sn是脆性化合物 ,它和V3Ga可以纯铜或青铜合金为基体材料,采用固态扩散法制备 。为了提高 Nb3Sn(V3Ga)的超导性能和改善其工艺性能,有时加入一些合金元素,如Ti、Mg等。
低温超导材料已得到广泛应用。在强电磁场中,NbTi超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用人体成像仪等;Nb3Sn 超导材料除用于制作大量小型高磁场(710T)磁体外,还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体;用Nb及NbN薄膜制成的低温仪器,已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于Tc低,必须在液氦温度下使用,运转费用昂贵,故其应用受到限制。超导技术超导技术的主体是超导材料。简而言之,超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失:近年来,随看材料科学的发展,超导材料的性能不断优化,实现超导的临界温度越来越高。
20世纪末,科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料,室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。超导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。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) 因为这个温度很低,在绝对零度附近.因而目前为止,应用不是很广泛.但是科学家在研究高温超导,如果研究成功,用这种材料导电时不损耗电能,不产生热量.可以节约能源! 1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零,他把这种零电阻现象称为超导电性。图5-13示出了汞的电阻随温度变化的关系。汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度,常用Tc表示。在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性,它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到,单个金属的超导转变温度都很低,没有应用价值。因此,人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度,其中Nb3Ge的转变温度为23.2K,这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态,假如没有低温技术发展作为后盾,就发现不了超导电性,无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体,在徘徊了几十年后,终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性,转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破,打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性,这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现,如Bi-Ca-CuO,Tl-Ba-Ca-CuO等,它们的超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾,人们殷切地期待着室温超导材料的出现。人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60(A代表钾、铷、铯等),它们都是超导体,超导转变温度列于表5-8。从表中数据看到,大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体,它们都是层状结构,属二维超导。而AxC60则是有机超导体,它们是球状结构,属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。
超导研究引起各国的重视,一旦室温超导体达到实用化、工业化,将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。
下面简单介绍超导体的一些应用:
(1)用超导材料输电发电站通过漫长的输电线向用户送电。由于电线存在电阻,使电流通过输电线时电能被消耗一部分,如果用超导材料做成超导电缆用于输电,那么在输电线路上的损耗将降为零。
(2)超导发电机制造大容量发电机,关键部件是线圈和磁体。由于导线存在电阻,造成线圈严重发热,如何使线圈冷却成为难题。如果用超导材料制造超导发电机,线圈是由无电阻的超导材料绕制的,根本不会发热,冷却难题迎刃而解,而且功率损失可减少50%。
(3)磁力悬浮高速列车要使列车速度达到500km·h-1,普通列车是绝对办不到的。如果把超导磁体装在列车内,在地面轨道上敷设铝环,利用它们之间发生相对运动,使铝环中产生感应电流,从而产生磁排斥作用,把列车托起离地面约10cm,使列车能悬浮在地面上而高速前进。可控热核聚变核聚变时能释放出大量的能量。为了使核聚变反应持续不断,必须在108℃下将等离子约束起来,这就需要一个强大的磁场,而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。人类只有掌握了超导技术,才有可能把可控热核聚变变为现实,为人类提供无穷的能源。超导材料研究及应用进展
作者:中国科学院电工研究所研究员 马衍伟
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1911年,荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯首次意外地发现了超导现象:将水银冷却到接近绝对零度时,其突然消失。后来他又发现许多金属(例如铝、锡)和合金都具有与水银相类似的特性:在低温下电阻为零(这一温度叫超导材料的临界温度),由于它的特殊导电性能,昂尼斯称之为超导态。
总体来说,超导材料的发展经历了一个从简单到复杂,即由一元系到二元系、三元系以至多元系的过程,如图1所示。在年间,以研究元素超导体为主,除Hg外,又发现了Pd、Sn、In、Ta、Nb、Ti等众多的元素超导体。现在已知,在元素周期表中有50多种元素具有超导电性。在年间,则发现了许多具有超导电性的合金、以及过渡金属碳化物和氮化物,临界转变温度(Tc)得到了进一步的提高。随后,在年间,发现了一系列A15型(如Nb3Sn,V3Ga,Nb3Ge)超导体,使Tc值上升到23.2K。1986年以后发现的多元系氧化物超导体使临界温度值在10年的时间里提高到了160K。
在高温超导体出现以前,使用在液氦温度下的低温超导材料经过二十余年研究与发展获得了成功。以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化,在核磁共振人体成像、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用。但是,由于常规低温超导体的临界温度太低,必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用,因而严重限制了低温超导应用的发展。
1986年高温氧化物超导体的出现,突破了温度壁垒,把超导应用的温度从液氦提高到了液氮温区。同液氦相比,液氮是一种非常经济的冷媒,并且具有较高的热容量,给工程应用带来了极大的方便。另外,高温超导体都具有相当高的上临界场,能够用来产生20 T以上的强磁场,这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些优点,吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备,对高临界温度超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。
图1:超导体临界温度随年代的变化本文将着重介绍最近10年来在高温超导材料及其应用领域取得的重要进展。
高温超导材料进展
目前高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110K)、铊系(125K)和汞系(135K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39K)。其中最有实用前途的是铋系、钇系(YBCO)和二硼化镁(MgB2)。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钦矿层状结构的复杂物质,在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比,高温超导材料具有明显的各向异性,在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体,且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流,因此是更接近于实用的超导材料,特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。
1.高温超导线带材
高温超导体在强电方面众多的潜在应用(如:磁体、、限流器、电机等)都需要研究和开发高性能的长线带材(千米量级)。所以,人们先后在YBCO、BSCCO及MgB2线材带化实用化方面做了大量的工作。目前已在Bi系Ag基复合带线材、铁基MgB2线材和柔性金属基Y系带材方面取得了很大进展。
A. 第一代Bi系高温超导线材
BSCCO超导体晶粒的层状化结构使得人们能够利用机械变形和热处理来获得具有较好晶体取向的Bi系线带材,即把Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O粉装入金属管(Ag或Ag合金)中进行加工和热处理的方法。经过十几年的发展,利用这种方法,已经开发出长度为千米级的铋系多芯超导线材。美国、日本、德国、中国等国已具备生产几百米到上千米的批量能力。可以说,铋系高温超导带材的临界电流密度、长度已经基本上达到了电力应用的要求,而其价格对于限流器应用来说也基本满足要求,从而为开展强电应用研究奠定了基础。因此,各国都已大力开展有关超导磁体、输电电缆、超导变压器和故障限流器等方面的应用研究。
B. 第二代YBCO高温超导带材
由于第一代Bi系带材的高成本以及它的一些性能问题如磁场下临界电流的急剧衰减等,使得基于它的超导技术在工业上的大规模应用前景变得渺茫。超导界不得不将研究重点转移到开发基于YBCO体系的第二代高温超导带材上来,因为YBCO具有更为优异的磁场下性能,是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。
与Bi系相比,YBCO的各向异性比较弱,可以在液氮温区附近较高磁场下有较大临界电流密度,但由于晶粒间结合较弱,难以采用装管法制备。采用沉积、喷涂等镀膜方法制备钇系超导带材是当前高温超导强电应用材料研究的重点。近年来,采用IBAD/PLD和RABiTS/PLD (MOCVD或MOD)复合技术制备涂层带材已取得重大进展。如日本ISTEC公司已制备出212米长,临界电流达245 A的第二代带材。美国、德国等也已制备出百米量级的YBCO带材。
C. 新型MgB2超导线带材
2001年1月,日本科学家发现了临界转变温度为39 K的MgB2超导体,引起了全世界的广泛关注。综合制冷成本和材料成本,MgB2超导体在20~30 K,低场条件下应用具有明显的价格优势,尤其是在工作磁场1~2 T的核磁共振成像MRI磁体领域。这也是国际MgB2超导体应用研究持续升温的关键原因之一。
近几年来已经用各种方法制备了MgB2线带材。目前的研究集中在粉末装管技术,这是因为装管工艺能很容易推广到大规模工业生产中。美国、日本以及欧洲在线材实用化方面,进行了大量出色的工作,已能生产百米量级的线带材。
目前国内从事MgB2带材研究和开发的单位主要有西北有色金属研究院和中科院电工研究所等。特别是近年来,电工所在MgB2带材制备技术、掺杂及元素替代等方面开展了大量工作,如在国际上首次报道了采用ZrSi2、ZrB2和WSi2化合物掺杂大幅度提高MgB2/Fe线带材临界电流密度的新方法,开辟了在高磁场中获高临界电流密度的新途径。
最近,中科院电工所在较低的制备条件要求下,通过纳米SiC和C掺杂制备了临界电流密度达世界先进水平的MgB2线带材,并在世界上首次证明,对于MgB2材料,掺杂C可以得到和掺杂SiC一样优异的临界电流密度。这些研究成果标志着我国在改善MgB2高场超导性能领域达到了国际先进水平。另外,电工所在国际上首次将强磁场热处理技术应用于MgB2超导体制备过程,并用这种方法进行了MgB2超导体的掺杂和改性实验,改进了MgB2在强磁场下的超导性能,同时还利用制备的MgB2长线材开展了绕制、测试等MRI磁体前期研究工作。
2.超导块材
研究YBCO超导块材的目标之一是利用它在超导态下的迈斯纳效应及磁通钉扎特性导致的磁悬浮力,应用于超导轴承、贮能以及磁浮列车等。经过十几年的发展,高临界温度氧化物超导块材取得了很大的进展,主要表现在临界电流密度的提高上。1988年,熔融织构工艺首先在临界电流密度提高方面取得了突破,随后又相继发展出液相处理法、淬火熔融生长和粉末熔化处理等熔化工艺。
自从高温超导体发现以来,人们对高温超导薄膜的制备与研究都给予了极大的重视,特别是液氮温度以上的高温超导体的发现,使人们看到了广泛利用超导电子器件优良性能的可能性。想得到性能优良的高温超导器件就必须有质量很好的薄膜,但由于种种因素使制备高质量高Tc超导薄膜具有相当大的困难。尽管如此,通过各国科学家十几年来坚持不懈的努力,已取得了很大的进展,高质量的外延YBCO薄膜的Tc在90K以上,零磁场下77K时,临界电流密度已超过1×106A/cm2,工艺已基本成熟,并有了一批高温超导薄膜电子器件问世。
图2:75m 、10.5kV/1.5kA交流高温超导电缆应用进展
超导电性的实际应用从根本上取决于超导材料的性能。与实用低温超导材料相比,高温超导材料的最大优势在于它应用于液氮温区。20世纪90年代,随着第一代Bi系高温超导材料的商业化,美国、日本、欧洲和中国等国和相关大公司都投入大量的人力和资金,开展高温超导电力应用研究,相继开展了超导电机、超导变压器、超导输电电缆和超导储能装置等的研究,并取得了许多实质性的进展。
1.电流引线
在给低温环境下工作的超导磁体和电力设备供电时,由低温到高温之间的电流引线会消耗许多液氦。高温超导体由于临界温度高,热导率低,可以在超导态下给磁体供电,从而把由低温区到高温区的热漏减少到了极小的程度。目前用作电流引线的材料主要有Bi-2212及Bi-2223的棒、管和带材、以及熔融法YBCO棒材。目前电流引线已成功地用于微型致冷机冷却的NbTi及Nb3Sn磁体系统,第一次实现了不需用液氦的超导磁体应用。
高温超导磁体在MRI、NMR、磁悬浮列车、磁分离技术、高能加速器、磁性扫雷技术和磁流体推动技术等方面有重要的应用价值。美国超导体(AMSC)公司研制了一个利用机械致冷机冷却的高温超导磁体,在27 K零外场下能产生2.16 T的磁场。最近,日本住友电工将Bi系多芯带绕制的四双饼高温超导磁体插入NbTi及Nb3Sn组合磁体中,在4.2K产生了常规低温超导体无法实现的24T的磁场,已能满足1GHz核磁共振磁体要求。Bi-2212线材绕制线圈和磁体是目前研究的重点之一。Bi-2212具有较高的临界温度,用这种材料绕制的磁体具有高的稳定性和可靠性,因此,这种磁体能够在广阔的范围内得到应用。
3.输电电缆
高温超导电缆具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点,从20世纪90年代起,美国、日本和丹麦等国都相继开展这方面的研究,并进行示范性实验。2004年,日本东京电力公司研制出500m长、77kV/1kA单芯高温超导电缆。2004年l2月,中国科学院电工研究所与甘肃长通电缆公司等合作研制成功75m、10.5 kV/1.5kA交流高温超导电缆,并接入到甘肃长通电缆公司6kV配电网中向车间供电运行,如图2所示。云电英纳超导电缆公司也于2004年完成33m长、35kV/2kA高温超导交流电缆的开发,安装在云南普吉变电站中运行。目前美国Southwire,AMSC公司等预计在2006年分别研制出200m、13.5kv/3kA,350m、34.5kv/0.8kA和660m、l38kv/2.4kA的三相高温超导交流电缆并将投入实际运行。
4.故障限流器
在电厂,高压输电、低压配电等电力系统中,有时会因闪电轰击,设备故障等引起短路,对50Hz的电力系统而言,一旦发生短路,不可避免会产生很大的故障电流,为此电路上必须配有限流装置。中国、美国、日本、德国、法国等都在从事高温超导故障限流器的开发,并取得了较大进展。如2005年中国科学院电工研究所研制成功l0.5kV/1.5kA新型桥路式高温超导限流器,并于2005年8月安装在湖南娄底的110kV/l0.5kV变电站中进行短路和运行试验。
高温超导变压器与常规变压器相比有体积小重量轻的优点,它采用液氮作冷却剂,没有污染环境或火灾的隐患。90年代,美国、日本以及欧洲ABB公司等都在致力研究电力系统用的高温超导变压器。2001年,德国Siemens公司已研制、试验成功用于铁路机车的1MVA高温超导变压器样机。中国科学院电工研究所研制成功630kVA、10.5kV(34.6A)/400V(909A)的高温超导变压器示范样机,并已于2005年12月在新疆特变电工股份有限公司并网运行试验,向车间供电。
6.高温超导器件应用
高温氧化物超导体的出现,无疑给超导电子学带来了更为广阔的应用前景。常规超导电子器件早已显示出巨大的优越性,超导量子干涉器件用于测量微弱磁场,灵敏度可比常规仪器高1-2个数量级,这使得它在生物磁性测量、寻找矿藏等领域发挥了巨大的作用,超导隧道效应使微波接收机的灵敏度大大提高,超导薄膜数字电路可用来制造高速、超小体积的大型计算机,但由于常规超导器件工作在液氦温区或致冷机所能达到的温度(10-20K)下,这个温区的获得和维持成本相当高,技术也复杂,因而使用常规超导器件的应用范围受到了很大的限制。
高温超导体的临界温度已突破液氮温区,由它所制成的器件可在这个温区下正常地工作,这就打破了常规超导器件的局限性,使超导器件可在更大的范围内发挥作用,而且高温超导体的工作温度和一些半导体器件重合,二者结合起来,就可发展出更多的有用器件。
超导材料研究展望
从超导技术发展的历程来看,新的更高转变温度材料的发现和制造工艺技术突破都有可能。目前高温超导材料正从研究阶段向应用发展阶段转变,未来的十年是市场发展和高温超导材料产业化的十年。超导技术作为一类有重大发展潜力的应用技术,已经进入实际应用开发与应用基础性研究相互推动,逐步发展为高技术产业的阶段。各主要国家的政府与企业界都投入较大力量,竞争十分激烈。美国能源部认为:超导电力技术是在21世纪电力工业唯一的高技术储备。而日本新能源开发机构则认为发展高温超导电力技术是在21世纪的高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。根据国际超导科技界和相关产业部门的预测:2010年,全球超导产业将达到260亿美元,到2020年,将达到2400亿美元以上。因此,超导技术被认为是21世纪具有战略意义的高新技术。
据最新2003年美国高温超导材料市场分析与预测报告,全世界高温超导元器件将会由2010年的5亿美元的市场规模激增到2020年的100亿美元。在高温超导电力技术商品化领域,最早进入应用的可能是故障限流器。增幅最快的将是超导电动机,其市场占有率会由2006年的1%快速增长到2020年的79%。到2020年,其它超导电力设备的市场占有率分别是:超导变压器(76%),超导发电机(50%)以及输电电缆(80%)。可以认为:超导技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术,具有广阔的市场前景。(end)
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