超導陶瓷介紹

2022/08/08 分類:交通醫療特陶百科電子電器超導 2009 0

超導材料和超導陶瓷

超導材料又稱為超導體,是在某一溫度下電阻為零的導體.而超導材料不僅具有零電阻的特性,還可以完全抗磁性.因此超導材料在傳輸過程中幾乎沒有能量耗損,還能在每平方厘米上承載更強的電流.超導陶瓷是一類在臨界溫度時電阻為零的陶瓷。

1911年,Heike Kamer-Onnes在溫度4.2K(-268.97℃)時用液氮冷卻汞時發現汞的電阻為零,發現了超導電性規律.

1973年，人們發現了超導合金――鈮鍺合金，其臨界超導溫度為23.2K，該記錄保持了13年。

1986年，設在瑞士蘇黎世的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物（鑭－鋇－銅－氧）具有35K的高溫超導性，打破了傳統“氧化物陶瓷是絕緣體”的觀念，引起世界科學界的轟動。

1986年底，美國貝爾實驗室研究的氧化物超導材料，其臨界超導溫度達到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。

1987年2月，美國華裔科學家朱經武和中國科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，液氮的禁區（77K）也奇跡般地被突破了。

1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。

1994年,朱經武研究組在高壓條件下把Hg2Ba2Ca2Cu3O10體系的Tc提高到了164K,這一最高Tc記錄一直保持至今.

2013年，一個馬普研究所參與的國際研究組發現，當使用紅外激光脈沖照射釔鋇銅氧化物材料時，它會在室溫條件下短暫地顯示出超導性。

超導材料種類

1、超導元素

在常壓下有28種元素具有超導電性,其中鈮(Nb)的Tc最高,為9.26K.電工中實際應用的主要是鈮和鉛(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超導交流電力電纜、高Q值諧振腔等.

2、合金材料

超導元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超導材料的全部性能提高.如最先應用的鈮鋯合金(Nb-75Zr),其Tc為10.8K,Hc為8.7特.

3、超導化合物

超導元素與其他元素化合常有很好的超導性能.如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=18.1K,Hc=24.5特.

4、超導陶瓷

于1986年在鑭-鋇-銅-氧化物中發現了Tc=35K的超導電性.1987年,中國、美國、日本等國科學家在鋇-釔-銅氧化物中發現Tc處于液氮溫區有超導電性,使超導陶瓷成為極有發展前景的超導材料.

超導材料的應用

由于超導陶瓷具有許多優良特性，其應用極為廣泛，它可以實現人們多少年來夢想的無能量損耗的遠距離輸電，建造高強度磁場，新型發電設備等。

1.利用材料的超導電性可制作磁體,應用于電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等;

2.可制作電力電纜,用于大容量輸電;

3.可制作通信電纜和天線,其性能優于常規材料;

4.利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承;

5.利用約瑟夫森效應可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發生器、邏輯元件等.

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