超导材料的显著特点是什么?主要应用是?

超导材料的显著特点是什么?主要应用是?

编辑本段超导材料特性零电阻性　　超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。 　　超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时，如铅在7.20K（-265.95摄氏度）以下，电阻就变成了零。 完全抗磁性　　超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。 约瑟夫森效应　　两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接 相关书籍时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 同位素效应　　超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。 超导材料应用　　超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）。到80年代，超导材料的应用主要有：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（功率可达10000MVA）；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。

1、 超导材料的超导特性
导体在温度下降到某一值时，电阻会突然消失，即零电阻，这一现象称为“超导现象”，将具有超导性的物质，称为超导体，超导体如钛、锌、铊、铅、汞等，在超导状态，当温度降至温度（超导转变温度）时，皆显现出某些共同特征。 1.1 电阻为零。一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。有人做过实
验，发现超导环中的电流持续了二年半而无显著衰减。
1.2 完全抗磁性。这一现象是1933年德国物理学家迈斯纳等人在实验中发现的，
只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后，该超导材料便把磁力线排斥体外，因此其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。 2、超导材料的应用 2.1 超导应用的巨大潜力
超导态是物质的一种独特的状态，它的新奇特性，立刻使人想到要将它们应用到技术上。超导体的零电阻效应显示其具有无损耗输运电流的性质。工业、国防、科研上用的大功率发电机、电动机如能实现超导化，将大大降低能耗并使其小型化。利用超导隧道效应，人们可以制造出世界上最灵敏的电磁信号的探测元件和用于高速运行的计算机元件。用这种探测器制造的超导量子干涉磁强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化，也能测量人的脑磁图和心磁图。超导体用于微波器件可以大大改善卫星通讯的质量。
因此，超导体显示了巨大的应用潜力。
2.2 超导材料在强电方面的应用
超导材料（超导线圈）在强电方面的主要应用包括：用于高能物理受控热核反应和凝聚态物理研究的强场磁体；用于核磁共振装置上以提供1~10T的均匀磁场以及核磁共振层次扫描；用于制造发电机和电动机线圈；用于高速列车上的磁悬浮线圈；用于轮船和潜艇的磁流体和电磁推进系统。 2.3 超导材料在弱电方面的应用
超导材料在弱电方面的应用主要是利用约瑟夫森结可以得到标准电压，可以制造出超导量子干涉仪，进而用于生物磁学。另外约瑟夫森结在计算机应用上的还有着巨大潜力，我们可以制造出速度更快的计算机制造逻辑电路和存贮器。当然还有很多有特殊性能的器件。

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