國內(nèi)外各種超導(dǎo)材料性能特點(diǎn)的技術(shù)研發(fā)分析-文庫吧
2025-07-20 15:06 本頁面
【正文】 高溫超導(dǎo)變壓器與常規(guī)變壓器相比有體積小重量輕的優(yōu)點(diǎn)，它采用液氮作冷卻劑，沒有污染環(huán)境或火災(zāi)的隱患。90年代，美國、日本以及歐洲ABB公司等都在致力研究電力系統(tǒng)用的高溫超導(dǎo)變壓器。2001年，德國Siemens公司已研制、試驗(yàn)成功用于鐵路機(jī)車的1MVA高溫超導(dǎo)變壓器樣機(jī)。中國科學(xué)院電工研究所研制成功630kVA、()／400V(909A)的高溫超導(dǎo)變壓器示范樣機(jī)，并已于2005年12月在新疆特變電工股份有限公司并網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，向車間供電。 高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，無疑給超導(dǎo)電子學(xué)帶來了更為廣闊的應(yīng)用前景。常規(guī)超導(dǎo)電子器件早已顯示出巨大的優(yōu)越性，超導(dǎo)量子干涉器件用于測(cè)量微弱磁場(chǎng)，靈敏度可比常規(guī)儀器高12個(gè)數(shù)量級(jí)，這使得它在生物磁性測(cè)量、尋找礦藏等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，超導(dǎo)隧道效應(yīng)使微波接收機(jī)的靈敏度大大提高，超導(dǎo)薄膜數(shù)字電路可用來制造高速、超小體積的大型計(jì)算機(jī)，但由于常規(guī)超導(dǎo)器件工作在液氦溫區(qū)或致冷機(jī)所能達(dá)到的溫度（1020K）下，這個(gè)溫區(qū)的獲得和維持成本相當(dāng)高，技術(shù)也復(fù)雜，因而使用常規(guī)超導(dǎo)器件的應(yīng)用范圍受到了很大的限制。具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體?！ √匦? 超導(dǎo)材料和常規(guī)導(dǎo)電材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零電阻性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。②完全抗磁性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，只要外加磁場(chǎng)不超過一定值，磁力線不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。③約瑟夫森效應(yīng)：兩超導(dǎo)材料之間有一薄絕緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連接時(shí)，會(huì)有電子對(duì)穿過絕緣層形成電流，而絕緣層兩側(cè)沒有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。當(dāng)電流超過一定值后，絕緣層兩側(cè)出現(xiàn)電壓U（也可加一電壓U），同時(shí)，直流電流變成高頻交流電，并向外輻射電磁波，其頻率為，其中h為普朗克常數(shù)，e為電子電荷。這些特性構(gòu)成了超導(dǎo)材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域越來越引人注目的各類應(yīng)用的依據(jù)?！ 』九R界參量 有以下 3個(gè)基本臨界參量。①臨界溫度:外磁場(chǎng)為零時(shí)超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度，以Tc表示。Tc值因材料不同而異。已測(cè)得超導(dǎo)材料的最低Tc是鎢。到1987年，臨界溫度最高值已提高到100K左右。②臨界磁場(chǎng)：使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度，以Hc表示。Hc與溫度T 的關(guān)系為Hc=H0[1(T/Tc)2]，式中H0為0K時(shí)的臨界磁場(chǎng)。③臨界電流和臨界電流密度：通過超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會(huì)使超導(dǎo)態(tài)破態(tài)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，以Ic表示。Ic一般隨溫度和外磁場(chǎng)的增加而減少。單位截面積所承載的Ic稱為臨界電流密度，以Jc表示。 超導(dǎo)材料的這些參量限定了應(yīng)用材料的條件，因而尋找高參量的新型超導(dǎo)材料成了人們研究的重要課題。以Tc為例，－昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性(Hg，Tc=)起，直到1986年以前，人們發(fā)現(xiàn)的最高的 (Nb3Ge，1973)。，從而將Tc提高到35K。之后僅一年時(shí)間，新材料的Tc已提高到100K左右。這種突破為超導(dǎo)材料的應(yīng)用開辟了廣闊的前景，米勒和貝德諾爾茨也因此榮獲1987年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。 分類 超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。①超導(dǎo)元素：在常壓下
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