超导材料的应用前景展望

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摘 要 文章介绍了超导材料在电力、交通、医学方面的应用,并对国内外超导材料的发展情况做了简要说明,对其应用前景作了展望.

关 键 词 超导材料 应用 发展 展望

中图分类号：O511.9 文献标识码：A

0前言

超导材料是指在低于特定的温度时,电阻为零的材料,它具有零电阻性,完全抗磁性,宏观粒子效应等特征.自1911年荷兰物理学家Kamerling Onnes发现超导现象以来,超导材料的发展迅速,并在电力、交通、医疗等方面相继得以应用.尽管超导材料的使用还未普及,但超导技术及材料的普及必将引起一次新的工业革命.

1超导材料应用

1.1超导材料在电力技术中的应用

当今,电已经成为人们生活及社会生产等不可或缺的一方面.如何提高超导电力技术作为一种高效节能的供电方式,被美国能源部誉为“21世纪电力工业唯一的高新技术”.超导技术的研究为我们研究电力开辟了一条新的道路.

1.1.1超导电缆

人们将无电阻损耗、高电流密度的低温或高温超导线材制成超导电缆,并以液态氦或液态氮作为冷却介质冷却.超导电缆电流输送能力高于同样截面的普通电缆2-4倍；损耗仅为常规电缆的10%甚至更低；其强大的载流能力可减少输电线的使用,节约资源；同时符合绿色地球理念,绿色无污染.

1.1.2超导发电机

超导发电机的应用是在常规发电机的基础上,把发电机转子用超导材料代替而制成的.超导发电机体积仅是常规发电机的1/2,重量为常规发电机的1/3,但它的发电效率却可提高50%,紧凑性也大为提高.在飞机、舰艇等方面应用超导发电机,可以使超导发电机如鱼得水的发挥其优势,同时也可满足人们在速度效率等方面的要求.

除超导电缆,超导发电机外,超导电力技术还被应用在了超导变压器,超导故障电流限制器,超导储能器等方面,可以说超导材料的不断发展也伴随着电力技术的不断进步.

1.2超导在交通领域的应用

随着人们对出行方式的不断优化,超导磁悬浮列车将会作为一种新的交通工具走进人们的生活.磁悬浮列车以其优于常规列车的速度,环境友好性,安全性,爬坡能力,舒适度等特性,必将极大地改善人们的出行方式与质量.磁悬浮列车的研制,也符合当前改善交通拥堵问题的基本要求.

1.3超导在医疗领域的应用

利用超导材料的周围磁场高均匀度,超级导磁能力等性质,超导体被运用在某些检测仪器中.例如超导技术在医疗上应用的成功范例之一――核磁共振仪.核磁共振成像在主磁体采用超导磁体后,磁场强度更强,稳定性大大提高,缩短了测量时间且成像更加清晰.它可以用来进行某些疾病的早期诊断,如检查骨头或肌肉的损伤以及癌症等疾病,中医经络原理的研究,化学活体检测等.

2超导材料发展

随着科技的日新月异,新的超导材料不断被发现.但因不同的本征特征,合成工艺及环境污染等因素的限制,使得有的超导材料失去了实用价值,而有的超导材料却极具实用价值.如制造超导电缆的各种线材,磁悬浮列车的应用等.

以磁悬浮列车为例,目前磁悬浮列车技术处于前列的是日本与德国,日本与德国分别于1962年、1968年开始研究磁悬浮技术.德国在1971年进行了时速90km/h的列车载人实验,日本在1972年研制出了时速达204km/h的列车,而中国在1994年磁悬浮列车载人实验成功,成为了掌握磁悬浮技术的少数国家之一,继而在2002年研制出了可以载客的磁悬浮列车.

除以上谈到的发展之外,超导材料还在制造超导逻辑器件与超导电脑,航海与航空领域等得以发展.

3超导材料前景展望

超导技术是21世纪具有战略意义的高科技,它的研制将会带来难以估测经济及社会效益.当超导材料及技术达到普及之后,会给国家带来变革性的影响,我国的科技水平的提高以及综合国力的提升,也会迈上一个新的台阶.因此,对于超导的研究,将会是各国的一个热点问题.例如,美国将超导技术作为能源战略之一,以此足见超导材料的重要性.

结语：

尽管超导材料与技术有如此多的应用及优点,但它也存在着许多人们目前尚未克服的技术困难,这也是超导应用尚未普及的原因之一.因此,要想超导材料及技术真正的造福人类,还需要无数科学工作者的不懈努力.