超导体材料的应用

超导体材料的应用

1、利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。

2、利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。

3、利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。

高温超导材料应用

由于高温超导材料严格的低温要求，使其在日常生活中的应用受到了限制。应用上，材料的制备成本较高，临界电流和临界磁场尚未达到大规模应用水平，氧化物高温超导材料存在着各向异性、晶界的大量存在、相干电子长度较短等特性严重限制了线材的长距离应用。

高温超导材料在强电强磁方面的应用主要有超导磁流体发电、高温输电、超导发电机与电动机，高温储能以及高温超导磁悬浮列车等。在弱电弱磁方面的应用主要有高温计算机，超导量子干涉器，高温开关等。

高温超导薄膜应用于谐振器、滤波器等器件，块材则用于磁悬浮、储能飞轮等方面。超导体的制备工艺也将进一步的改进，如单晶生长和薄膜制备工艺已经取得了很大突破。高温超导技术的应用将会越来越多的造福于人类，也会创造出比BCS理论更完美的理论来解释高温机制。

近期威斯康辛大学材料科学与工程学教授Chang-Beom Eom的科研团队已经开发出了一种独特的多层超导体，这种高温材料是由氮族元素化合物组成的，不同于大多数高温超导材料的组成元素为类似于铌、水银等传导性元素，或是有氮族的五种元素之一与钛酸锶氧化物混合制成。这一发现，离人类希望创造出一类室温超导体的愿望更进一步。

低温超导材料应用

（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。