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超导材料的回归

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-05 浏览次数:79
  如果说20世纪世界上重点是石油,那么21世纪科技将不可避免地将重点转至新材料,新能源。作为一个发现历史悠久却还没有形成有影响力生产力的新技术。尽管超导材料的应用仍面临经济性的制约,但特高压输电的效率、经济性优势已经开始体现。超导将再次回到人们视野。
  
  说到超导,今天恰好是发现超导现象100周年,在过去的100年里,关于超导的研究取得了令人瞩目的成就,那么什么是超导,超导又应用在什么方面呢?
  
  当温度降低到足够低时,有些材料的电阻变为零,这即为超导现象。最早是由荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯在1911年意外发现的。1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质—完全抗磁性,也称迈纳斯效应。
  
  超导材料的特殊性质使得超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船,由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行,这将大大提高它们的速度和安静性,并有效减少机械磨损。另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承,将轴承转速提高到每分钟10万转以上。而超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗,而利用超导体则可最大限度地降低损耗。
  
  超导材料必须在一定的温度以下才会产生超导现象,这一温度称为临界温度。卡末林—昂内斯将汞冷却到4.2K才发现超导现象的,这一温度是一个极低的温度,无疑在这样的温度是不可能得到应用的。所以从超导现象发现的第一天起,科学家们就一直朝着室温超导而奋斗。到目前为止,科学家所发现的高温超导体主要有铜基高温超导材料和铁基高温超导材料等等。令我们感到自豪的是,我们中国科学家对这两种高温超导材料都做出了重大贡献,大大推动了超导研究的进展。
  
  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。
  
  回首超导发展100年,可谓是惊喜不断,硕果累累,但对于超导还存在很多谜题待后人来解答。比如:超导的机理至今仍没有一个公认的理论;室温超导还没有实现;是不是还存在其他体系的高温超导体等等。日前,中国科学家在新材料制备技术和测量技术的帮助下,确认了铁硒超导体中电子配对的方式。据悉这项成果将为揭开铁硒等铁基超导体的超导机制之谜打下坚实基础。
  

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