1、超導(dǎo)材料的應(yīng)用舉例第1頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三 到80年代，超導(dǎo)材料的應(yīng)用主要有：利用材料的超導(dǎo)電性可制作磁體，應(yīng)用于電機(jī)、高能粒子加速器、磁懸浮運(yùn)輸、受控?zé)岷朔磻?yīng)、儲能等；可制作電力電纜，用于大容量輸電（功率可達(dá)10000MVA）；可制作通信電纜和天線，其性能優(yōu)于常規(guī)材料。利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承。利用約瑟夫森效應(yīng)可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結(jié)作計(jì)算機(jī)的邏輯和存儲元件，其運(yùn)算速第2頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三度比高性能集成電路的快1020倍，功耗只有四分之一。第

2、3頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三1、超導(dǎo)發(fā)電機(jī) 在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機(jī)的磁場強(qiáng)度提高到5 萬6 萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機(jī)便是交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高5 10倍，達(dá)1 萬兆瓦，而體積卻減少1/2 ，整機(jī)重量減輕1/3 ，發(fā)電效率提高50。 磁流體發(fā)電機(jī) 磁流體發(fā)電機(jī)同樣離不開超導(dǎo)強(qiáng)磁體的幫助。磁流體發(fā)電發(fā)電，是利用高溫導(dǎo)電性氣體（等離子體）作導(dǎo)體，并高速通過磁場強(qiáng)度為5 萬6 萬高斯的強(qiáng)磁場而發(fā)電。磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，用于磁流體發(fā)電的高溫導(dǎo)電性氣體還可重復(fù)利用。第4頁，共15頁，2022年，5月

3、20日，10點(diǎn)25分，星期三第5頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三其優(yōu)點(diǎn)是： 1. 不存在常規(guī)變壓器中的發(fā)熱損耗，節(jié)能潛力； 2. 體積可以減少 40-60%； 3. 液氮代替變壓器油，消除火災(zāi)隱患； 4.超導(dǎo)變壓器的內(nèi)阻極小，能夠增大電壓的可調(diào)節(jié)范圍。 第6頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三2、超導(dǎo)輸電線路超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15% 的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達(dá)1000多億度 第7頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25

4、分，星期三下圖為高溫超導(dǎo)電纜第8頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三其優(yōu)點(diǎn)是：1.高溫超導(dǎo)電纜的電流密度可超過10000安培平方厘米，（傳統(tǒng)電纜由于有電阻，電流密度只有300400安培平方厘米） 2.傳輸容量比傳統(tǒng)電纜要高5倍左右，功率損耗僅相當(dāng)于后者的40。第9頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三3、超導(dǎo)磁懸浮列車?yán)贸瑢?dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。 第10頁，共15頁，2022年，5月20日，10

5、點(diǎn)25分，星期三下圖是日本磁浮列車MagLev的原第11頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三4、核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體”核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)1 億2 億，沒有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。而超導(dǎo)體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場可以作為“磁封閉體”，將熱核反應(yīng)堆中的超高溫等離子體包圍、約束起來，然后慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀(jì)前景廣闊的新能源 第12頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三第13頁，共15頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)25分，星期三5、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)高速計(jì)算機(jī)要求集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時(shí)會發(fā)生大量的熱，而散熱是超大規(guī)模集成電路面臨的難題。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)中的超大規(guī)模集成電路，其元件間的互連線用接近零電阻和超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件來制作，不存在散熱問題，同時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度大大提高。此外，科學(xué)家正研究用半導(dǎo)體和超導(dǎo)體來