超導(dǎo)現(xiàn)象介紹及應(yīng)用.ppt

1、超導(dǎo)現(xiàn)象的介紹和應(yīng)用，超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)簡(jiǎn)介，超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)特性超導(dǎo)材料超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用未來(lái)超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，1908年荷蘭物理學(xué)家unis首次成功地獲得了一種稱為“永久氣體”的氮液化，獲得了4.2K的低溫源，為超導(dǎo)創(chuàng)造了條件。3年后，即1911年，水銀的直流電阻在4.2K突然消失，多次精密測(cè)量顯示水銀柱的兩端壓力下降到0，他此時(shí)進(jìn)入了以水銀為零電阻為特征的新水態(tài)，稱之為“超導(dǎo)狀態(tài)”。Annis于1911年十二月二十八日宣布了牙齒發(fā)現(xiàn)。但是此時(shí)他還沒(méi)有看到牙齒現(xiàn)象的普遍意義，只是認(rèn)為是關(guān)于水銀的特殊現(xiàn)象。超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)，邁斯納效應(yīng)，邁斯納效應(yīng)也稱為完全反磁性。1933年邁斯納發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)體進(jìn)入超導(dǎo)材料狀

2、態(tài)后，體內(nèi)的磁通量都會(huì)排出體外。磁感應(yīng)強(qiáng)度總是為零，超導(dǎo)體把整個(gè)磁通量排出體外。N，N，冷卻，相加，注：s，超導(dǎo)體狀態(tài)N為正常狀態(tài)，超導(dǎo)特性磁場(chǎng)達(dá)到一定值后，超導(dǎo)體會(huì)從超導(dǎo)體變?yōu)檎顟B(tài)，破壞超導(dǎo)體所需的最小磁場(chǎng)稱為臨界磁場(chǎng)，并被記錄為Hc。經(jīng)驗(yàn)公式：Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)，正常狀態(tài)，H，Hc(0)，Tc，T，臨界磁場(chǎng)，超導(dǎo)狀態(tài)目前，常用電場(chǎng)，將超導(dǎo)磁體運(yùn)用在發(fā)電機(jī)、馬達(dá)上，可以更好地解決人類日益增長(zhǎng)的傳記需求。目前發(fā)電機(jī)獨(dú)立電力可達(dá)100萬(wàn)千瓦/小時(shí)，21世紀(jì)初需要加大。發(fā)電機(jī)的輸出容量與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電樞電流密度的乘積成正比。用超導(dǎo)磁體代替電磁鐵，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流密度可以

3、分別提高好幾倍。因此，在下個(gè)世紀(jì)的馬達(dá)中，電磁鐵將逐漸被超導(dǎo)磁體取代。在電力設(shè)備領(lǐng)域采用超導(dǎo)材料技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)已經(jīng)有幾十年的奮斗歷史。因?yàn)槭褂眠@種材料有利于設(shè)備的小型化、輕量化、高效率化。抑制電力系統(tǒng)容量增加引起的短路電流增加。解決了大型電網(wǎng)引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定性和高密度、高可靠性的傳輸問(wèn)題。應(yīng)付最大負(fù)荷，降低價(jià)格等。在磁場(chǎng)中生長(zhǎng)單晶爐是80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，目前廣泛用于直接生長(zhǎng)單晶硅砷化藍(lán)寶石等晶體。在磁單晶生長(zhǎng)爐中使用超導(dǎo)磁體，具有線圈體積小、重量輕、功耗低等多種茄子優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)需要，可以設(shè)計(jì)成形狀復(fù)雜的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)集中，磁泄漏等。目前，英國(guó)牛津、日本三菱電氣公司、德國(guó)Interatom

4、等采用超導(dǎo)磁體的磁團(tuán)結(jié)正性長(zhǎng)老正在銷(xiāo)售。超導(dǎo)技術(shù)在軍事上具有非常廣泛的應(yīng)用前景，隨著超導(dǎo)技術(shù)的成熟，某一天海軍潛艇的設(shè)計(jì)將發(fā)生根本性的變化，出現(xiàn)比今天潛艇更先進(jìn)的超導(dǎo)潛艇。其外形尺寸今天可能只有潛艇的一半，但裝備數(shù)量將增加一倍。速度會(huì)提高。噪音大大減少，超導(dǎo)體在傳輸過(guò)程中不會(huì)失去電力。另一方面，超導(dǎo)技術(shù)在解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題后，部分潛艇采用傳記推進(jìn)系統(tǒng)，現(xiàn)有潛艇有可能采用封閉式循環(huán)的熱氣球動(dòng)力，從而結(jié)束現(xiàn)有潛艇水下航行單純依靠蓄電池提供能源的時(shí)代。目前法國(guó)海軍正在開(kāi)發(fā)一種隱藏的性能、效率、能效高的傳記艦艇電動(dòng)力量潛艇，預(yù)計(jì)10年后上市。超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)最重要的特點(diǎn)是超導(dǎo)體在相當(dāng)?shù)偷臏囟认戮哂型耆膶?dǎo)

5、電性和完全的內(nèi)磁性。超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的車(chē)輛配備了車(chē)輛用超導(dǎo)磁體，構(gòu)成了感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備，而列車(chē)的驅(qū)動(dòng)繞組和懸浮引導(dǎo)繞組都安裝在地面軌道兩側(cè)，車(chē)輛的感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備由動(dòng)力集成繞組、感應(yīng)動(dòng)力集成超導(dǎo)磁體、懸浮引導(dǎo)超導(dǎo)磁體三部分組成。在軌道兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組上提供與車(chē)輛速度頻率相匹配的三相交流，將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)電磁場(chǎng)，從而在列車(chē)軌道上產(chǎn)生磁波。此時(shí)，列車(chē)上的車(chē)輛超導(dǎo)磁體會(huì)受到與移動(dòng)磁場(chǎng)相同階段的推力。正是這種推力使列車(chē)前進(jìn)。超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)、中國(guó)高溫超導(dǎo)濾波器、清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的我國(guó)第一個(gè)移動(dòng)通信用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)已經(jīng)在商業(yè)運(yùn)行中的移動(dòng)通信基站上成功地進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，并投入了實(shí)際使用。將高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)應(yīng)用于移動(dòng)

6、通信基站，可以大大提高基站的抗干擾能力，擴(kuò)大基站的應(yīng)用范圍，提高基站容量，提高通話質(zhì)量，降低手機(jī)發(fā)射功率，減少對(duì)人體健康的不利影響。未來(lái)超導(dǎo)材料的發(fā)展目前第一代超導(dǎo)線材氧化物線材達(dá)到了商業(yè)化水平。東京電力公司成功地試制了100米、3相、66千伏的超導(dǎo)電纜，美國(guó)也即將進(jìn)行100米超導(dǎo)電纜安裝實(shí)驗(yàn)。日本正在加緊研發(fā)高性能超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電容器等，預(yù)計(jì)5年后將達(dá)到目標(biāo)。日本磁懸浮列車(chē)線圈的超導(dǎo)化也在計(jì)劃中，計(jì)劃從明年開(kāi)始研究和試制。目前各國(guó)正在積極研究和開(kāi)發(fā)第二代超導(dǎo)線材系列線材。牙齒中包含釔的銅氧(YBCO)和包含釹的銅氧(NBCO)由于更好的磁場(chǎng)特性，將來(lái)很可能成為超導(dǎo)線材

7、的主流。日本和美國(guó)正在積極研究和開(kāi)發(fā)下一代超導(dǎo)線材，并將于2005年前后成功開(kāi)發(fā)，取代bismut系列超導(dǎo)線材，應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備。釔系列超導(dǎo)材料的制造技術(shù)已經(jīng)基本確立，開(kāi)發(fā)中的電容器裝置和磁選裝置等。目前有兩種最有希望的超導(dǎo)電子元件，一種是超導(dǎo)楊紫干涉元件，另一種是單磁通子元件。電子可以測(cè)量極微小、微弱的磁性，因此可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)及材料的非接觸探傷等。后者具有計(jì)算速度快、功耗低等卓越的性能，預(yù)計(jì)將用作新的信息處理要素，但重要的是大幅提高這些組件的集成度。C60超導(dǎo)體具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由于彈性比大小脆硬的氧化物陶瓷更容易加工，臨界電流、臨界磁場(chǎng)、相干長(zhǎng)度都大，C60超導(dǎo)體更有可能變得實(shí)用。C60被稱為21世紀(jì)新材料的“明星”。牙齒材料展示了機(jī)械、光、傳記、磁、化學(xué)等多方面的神奇特性和應(yīng)用前景。有人預(yù)測(cè)，如果可以合成巨大的C240，C540，就可以成為室溫超導(dǎo)體。第六種物質(zhì)形式的誕生有助于開(kāi)發(fā)下一代超導(dǎo)材料，科學(xué)家表示，繼1995年制造的玻色子愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)(BEC，Bose-Einstein Condensate)后，科學(xué)家創(chuàng)造了世界