1、A PROBLEM ABOUT SUPERCONDUCTIVE,PRODUCER:YAOLEI 0410269,Foreword The history of the superconductive The theory of the superconductive The use and process of the superconductive Summary,Some day,when I was doing the exercise ,I found an interesting problem about the superconductive . So I want to tal

2、k about something about the superconductive.,FOREWORD,The problem,The question is whether or not the magnetic field exist in a superconductivity ball hull ? The key :not exist.,The history of the superconductive,In 1908, H. Kamerlingh- Onnes of an university of Holland carry out the liquefaction of

3、He for the very first time, acquiring the low temperature of the 4.2 Ks(-268.8 s), opening a convenient door for studying under the low temperature condition the material conducted electricity. In 1911, he discovered to cool off mercury-268.98 s. The electric resistance of the mercury disappeared su

4、ddenly. Onnes called this kind of conductor that was placed in the superconductive appearance as the superconductivity. The temperature when superconductivity electric resistance suddenly changes into zero was called the superconductive critical temperature.Because of this detection he acquired the

5、Nobel prize in 1913 .,Complete anti- magnetism In 1933, two scientists discovered the extremely important property that if two of the superconductivity together, or the metals placed in the superconductive appearance, the magnetic lines of force in the superconductivity is zero,which was exist in th

6、e magnetic field in the body.But now it is discriminated against and go out originally. People call this phenomenon“Meisner effect”。 Two important characteristics of the superconductivity：Zero electric resistances and anti- magnetisms。,Since the super electrical conductivity was discovered, through

7、the effort of more than 70 years, the critical temperature of the normal regulations superconductivity can raise only 23.22 Ks. Because only the liquid He appear the ability above superconductive phenomenon. But He, a kind of rare air, as a result， limitted the superconductive application consumedly

8、.In the early 60s , the people are always at investigate about raising the liquid nitrogen (77 Ks) to the superconductive critical temperature above of way, this is the superconductive research of heat.But in 1986,the superconductive research of the beginning of year heats obtained breakthrough deve

9、lopment. the physicist Mueller and Bednorzs discovered the heat copper oxide superconductivity La2- xBaxCuO4,and the superconductive critical temperature amounts to the 40 Ks.,The detection of the heat superconductive,The theory of the superconductive,The relation between electric resistance rate an

10、d temperature of the pure metals is some unusual:Have a liking for to seem to be and will disappear completely in the absolute zero zero degree its electric resistance in the neighborhood.This marvellous possibility urges to produce and can indicate from many orieses that limit the low temperature f

11、unction that zero electric resistances arrive the infinity electric resistance.,1.完全導(dǎo)電性 超導(dǎo)體在臨界溫度和臨界磁場(chǎng)下，直流電阻呈現(xiàn)零電阻現(xiàn)象。美國(guó)麻省理工學(xué)院的科林斯（Collins）,曾將超導(dǎo)環(huán)置于磁場(chǎng)中，然后，使它冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)；再將磁場(chǎng)撤掉，由于電磁感應(yīng)作用，在超導(dǎo)環(huán)內(nèi)感生出一電流，這一電流在幾年后仍未發(fā)現(xiàn)有任何電流衰減跡象，從而證明了超導(dǎo)體的直流零電阻性，即完全導(dǎo)電性。但是超導(dǎo)體在高頻交流電情況下將不再具有完全導(dǎo)電性而出現(xiàn)損耗。一般超導(dǎo)體的高頻損耗只有到一定的頻率以上時(shí)才開(kāi)始變的顯著，頻率越大損耗

12、也會(huì)越大，最后當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到臨界磁場(chǎng)以上時(shí)，就和正常導(dǎo)體沒(méi)什么區(qū)別了。,2.完全抗磁性 給處于超導(dǎo)態(tài)的某一物質(zhì)加一磁場(chǎng)，磁力線無(wú)法穿透樣品，而保持超導(dǎo)體內(nèi)的磁通為零的特性，我們稱(chēng)之為完全抗磁性，也就是所謂的麥斯納效應(yīng)。處于超導(dǎo)態(tài)的物質(zhì)，外加磁場(chǎng)之所以無(wú)法穿透內(nèi)部，是因?yàn)闃悠穬?nèi)部感生了一個(gè)分布和大小剛好抵消外部磁通；使內(nèi)部磁通為零的電流。這個(gè)電流沿表面層流過(guò)，磁場(chǎng)也就穿透到同樣深度，這層厚度稱(chēng)為“磁場(chǎng)穿透深度（）”是溫度的函數(shù)： =01-（T/Tc）4-1/2 在0 K下的磁場(chǎng)穿透深度 另外人們還發(fā)現(xiàn)如果在一個(gè)中空?qǐng)A筒狀超導(dǎo)體的軸向方向上加一磁場(chǎng)，然后冷卻至臨界溫度以下，由于完全抗磁性超導(dǎo)圓筒實(shí)體部

13、分的磁通將被排斥出來(lái)，但是其內(nèi)部中空部分磁通即使隨后撤掉外加磁通也會(huì)守恒的存在下去。這部分因超導(dǎo)電性而被永遠(yuǎn)保存的磁通叫凍結(jié)磁通。凍結(jié)磁通也是由于前面談到的持續(xù)電流所引起的。人們利用這個(gè)原理制成了一種磁通泵。,3超導(dǎo)電性的物理原理 知道了以上這些超導(dǎo)現(xiàn)象及特性后，讓我們來(lái)進(jìn)一步了解一下超導(dǎo)現(xiàn)象背后的科學(xué)原理吧。費(fèi)列里希，巴丁等人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究認(rèn)為超導(dǎo)電性起源于電子晶格的相互作用。當(dāng)電子A經(jīng)過(guò)晶格時(shí)，由于異號(hào)電荷的相互吸引作用，在晶格正離子點(diǎn)陣內(nèi)正電荷將靠近電子A，從而造成局部正電荷的密度增加；形成局部正電荷過(guò)剩，這種局部正電荷的擾動(dòng)會(huì)以晶格波的形式傳播開(kāi)來(lái)，這種傳播的擾動(dòng)又會(huì)反過(guò)來(lái)影響第二個(gè)電

14、子，電子A通過(guò)這些正電荷進(jìn)而對(duì)另一電子B間接產(chǎn)生吸引作用。當(dāng)然電子之間還有庫(kù)侖斥力，但當(dāng)電子與晶格的相互作用足夠強(qiáng)時(shí)，電子間的間接吸引作用可能超過(guò)庫(kù)侖斥力作用，從而使電子對(duì)間有一凈剩的吸引作用。結(jié)果它們就能形成一個(gè)束縛態(tài)。這種束縛態(tài)是由兩個(gè)電子組成的電子對(duì)偶，我們稱(chēng)之為庫(kù)柏對(duì)。 從動(dòng)量空間來(lái)看，設(shè)兩電子總動(dòng)量為 K ，庫(kù)柏的工作表明當(dāng) K =0時(shí)，束縛能最大，從而這時(shí)電子對(duì)偶能量最低。從動(dòng)量空間來(lái)看，庫(kù)柏對(duì)兩電子所涉及的量子態(tài)是動(dòng)量大小相等，方向相反，自旋也相反的那些對(duì)態(tài)。這種情況下的庫(kù)柏對(duì)比兩個(gè)電子“各行其是”時(shí)的能量要低，因而更加穩(wěn)定。 各庫(kù)柏電子對(duì)中單個(gè)電子的動(dòng)量（速度）可以不同。但每個(gè)

15、庫(kù)柏對(duì)的總動(dòng)量是不變的，正常態(tài)金屬的電阻是由于電子被晶格波散射引起的，但超導(dǎo)態(tài)時(shí)，電子形成庫(kù)柏對(duì)，庫(kù)柏對(duì)的電子不斷散射，但在散射的過(guò)程中總動(dòng)量守恒，從而電流也不變。這就是超導(dǎo)電流無(wú)阻的原因。再看正常金屬中的情況，那些“各行其是”的電子猶如一盤(pán)散沙，晶格點(diǎn)陣中的正離子的熱振動(dòng)使得這些“散兵游勇”步履艱難，消耗了電子運(yùn)動(dòng)的能量，這就在正常的金屬中產(chǎn)生了電阻。,超導(dǎo)體的分類(lèi) 1低溫超導(dǎo)體 我們將臨界溫度在液氦溫度以下的超導(dǎo)體稱(chēng)為低溫超導(dǎo)體。隨后人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了錫、鉛等多種金屬元素和許多合金以及化合物都具有超導(dǎo)現(xiàn)象，但臨界溫度一直很低（在液氦溫度以下）。經(jīng)過(guò)多年的努力，如今人們已經(jīng)可以使大部分金屬元素

16、都具有超導(dǎo)電性。在采用了特殊技術(shù)后（如高壓技術(shù)，低溫下沉淀成薄膜的技術(shù)，極快速冷卻等），以前那些認(rèn)為不能變成超導(dǎo)體的金屬元素也已經(jīng)在一定狀態(tài)下使它們實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)態(tài)。,2 高溫超導(dǎo)體 一直以來(lái)人們只能得到液氦溫度以下的低溫超導(dǎo)體，因此工業(yè)應(yīng)用價(jià)值不大，除了極少數(shù)的應(yīng)用外超導(dǎo)體的實(shí)際應(yīng)用一直停滯不前。終于在眾多杰出的物理學(xué)家的不懈努力下，直到1987年超導(dǎo)技術(shù)有了決定性的突破，美國(guó)學(xué)者（邱等人）在銥，鋇和氧化銅基礎(chǔ)上制成了高溫超導(dǎo)體（YIBa2Cu3O7）Tk=90-100K，這個(gè)溫度已經(jīng)超過(guò)氮的沸點(diǎn)（77K）。我們稱(chēng)這種臨界溫度在液氮沸點(diǎn)以上的超導(dǎo)體為高溫超導(dǎo)體。1987年以來(lái)發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)體幾乎

17、都是銅酸鹽類(lèi)的陶瓷，雖然臨界溫度有了較大的提高，但是高溫超導(dǎo)體目前還沒(méi)有達(dá)到所需要的穩(wěn)定性，載流量也有所下降。人類(lèi)在超導(dǎo)體的運(yùn)用上看來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。,其它新型超導(dǎo)體 C60：有較大的發(fā)展?jié)摿?，由于它彈性較大，比質(zhì)地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成型，而且它的臨界電流、臨界磁場(chǎng)和相干長(zhǎng)度均較大，這些特點(diǎn)使C60超導(dǎo)體更有望實(shí)用化。 C60被譽(yù)為21世紀(jì)新材料的”明星”，這種材料已展現(xiàn)了機(jī)械、光、電、磁、化學(xué)等多方面的新奇特性和應(yīng)用前景。有人預(yù)言巨型C240、C540合成如能實(shí)現(xiàn)，還可能成為室溫超導(dǎo)體,MgB2：二硼化鎂（MgB2），其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度達(dá)39K。二硼化鎂的發(fā)現(xiàn)為研究新一類(lèi)具有簡(jiǎn)單組成和結(jié)

18、構(gòu)的高溫超導(dǎo)體找到新途徑。 易合成和加工，容易制成薄膜或線材?？蓱?yīng)用于電力傳輸、超級(jí)電子計(jì)算機(jī)器件以及CT掃描成像儀等方面。二硼化鎂的發(fā)現(xiàn)使世界凝聚態(tài)物理學(xué)界為之興奮。,超導(dǎo)材料的可能發(fā)展方向,大家可能都會(huì)覺(jué)得目前的超導(dǎo)材料的TC都還不是很高。的確如此，這使人深以為憾。在現(xiàn)今世界上使用超導(dǎo)設(shè)備都離不開(kāi)液氮或液氦設(shè)備，這樣花費(fèi)大而且不方便。假如有朝一日能在常溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電性。那么毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)使現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)生深刻的變革。,大家知道，電子之間本有庫(kù)侖斥力，但在超導(dǎo)體的兩電子之間由于交換聲子而產(chǎn)生了吸引作用，當(dāng)這種吸引作用超過(guò)兩電子間的庫(kù)侖斥力作用時(shí)，兩電子就形成電子對(duì)引起超導(dǎo)電性，這就是電聲子機(jī)構(gòu)的

19、超導(dǎo)電性。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，在這種機(jī)構(gòu)下進(jìn)一步提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度TC是很困難的。那么會(huì)不會(huì)有其它形式的波擾動(dòng)導(dǎo)致電子間產(chǎn)生凈吸引作用，從而發(fā)生超導(dǎo)呢？為此勒特耳提出了另一種超導(dǎo)機(jī)構(gòu)的設(shè)想。不是利用交換聲子（離子晶格波的能量激發(fā)）使兩電子間產(chǎn)生吸引，而是使兩電子間交換激子而產(chǎn)生吸引作用。所謂激子是指由于一種電子系統(tǒng)的極化所導(dǎo)致的能量激發(fā)。為具體起見(jiàn)，勒特耳設(shè)想了一種結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，它由兩部分組成，如圖12 A表示長(zhǎng)鏈部分；它是由子導(dǎo)由的主體部分；另一部分是連到長(zhǎng)鏈的一系列旁鏈B。假設(shè)在旁鏈分子中有正電荷從B鏈的左端到右端發(fā)生震蕩（電荷極化），按照量子力學(xué)，這種電荷震動(dòng)系統(tǒng)的能量是量子化的，設(shè)其基態(tài)與第

20、一激發(fā)態(tài)之間的能量間隔（能量子）為 ，稱(chēng)其為激子。在長(zhǎng)鏈A中的電子與產(chǎn)生電荷極化的旁鏈分子發(fā)生相互作用，而通過(guò)激子作為中間媒介，有可能在兩種電子之間產(chǎn)生一種凈吸引作用。,圖是兩電子通過(guò)激子耦合的示意圖，圖中粗線代表激子系統(tǒng)，I表示其基態(tài)，表示其基態(tài)，圖中左半表示主鏈中第一個(gè)電子與激子系統(tǒng)相互作用，電子1放出一個(gè)激子使z激子從基態(tài)|I激發(fā)到|態(tài)；圖中右半表示激子系統(tǒng)與電子2相互作用后從激發(fā)態(tài)|回到基態(tài)，這時(shí)激子被電子2所吸收。這樣，電子1和點(diǎn)子2由于交換激子產(chǎn)生一種間接相互作用。如果這種激子機(jī)制能產(chǎn)生兩激子間的凈吸引力，就可以預(yù)期將出現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，這就是所謂的激子超導(dǎo)電性。勒特耳對(duì)它提出的特別是圖1

21、4所示的長(zhǎng)鏈和旁鏈分子作了初略的理論估計(jì)。結(jié)果表明確實(shí)可以產(chǎn)生凈的吸引作用而相應(yīng)的激子超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度竟達(dá)2200K。,另外科學(xué)家們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)對(duì)超導(dǎo)電性有一定的影響。一般說(shuō)來(lái)，非過(guò)度族金屬的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度由于加壓會(huì)有所降低，而有一些過(guò)度族金屬及其合金在加壓下，TC會(huì)升高。例如圖15表示在0-160千帕壓強(qiáng)范圍內(nèi)鉛的TC隨壓強(qiáng)的變化，圖中鉛的TC下降了約一半。,例如鑭，它有兩種晶體結(jié)構(gòu)，其中六角密堆結(jié)構(gòu)在室溫下當(dāng)壓強(qiáng)約23千帕?xí)r，會(huì)變成面心立方結(jié)構(gòu)。具有六角密排結(jié)構(gòu)的鑭，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度從P=0時(shí)的5.2K，增加到P=20千帕的8K左右。當(dāng)鑭轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)后，TC也隨壓強(qiáng)增加而增加。對(duì)于

22、鈮、釩、鈾、鋇、釔等，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度也是隨壓強(qiáng)增加而增加的。人們還發(fā)現(xiàn)一些沒(méi)有超導(dǎo)電性的元素在高壓下居然變?yōu)槌瑢?dǎo)元素了。例如半導(dǎo)電硅在在室溫下于120千帕?xí)r變?yōu)榻饘賾B(tài)，然后在相同壓強(qiáng)下溫度降至6.7K時(shí)變?yōu)槌瑢?dǎo)元素。上面所引起的現(xiàn)象已經(jīng)足以引人深思：使用高壓手段，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是按照什么規(guī)律增加的呢？它又能增加到什么程度呢？,隨著研究的進(jìn)展，超導(dǎo)材料的應(yīng)用大致可分為三類(lèi)： 1.大電流應(yīng)用（強(qiáng)電應(yīng)用）：發(fā)電，輸電和儲(chǔ)能 2.電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用）：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)，濾波器，微波器件等 3.抗磁性應(yīng)用：磁懸浮列車(chē)和熱核聚變反應(yīng)堆等,超導(dǎo)材料的應(yīng)用,超導(dǎo)磁體的應(yīng)用,過(guò)去在供電線路上啟動(dòng)一個(gè)大的常規(guī)電磁體耗電過(guò)

23、多甚至?xí)挂粋€(gè)城市的燈光變暗。利用超導(dǎo)磁體就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題了，一個(gè)五萬(wàn)高斯的中型常規(guī)電磁體可重達(dá)20噸，而超導(dǎo)磁體只不過(guò)幾十公斤。造成重量差別如此懸殊的主要原因是由于超導(dǎo)線的載流能力比普通導(dǎo)線高出成百上千倍的緣故，另外由于電阻產(chǎn)生熱量的緣故，常規(guī)電磁體在磁場(chǎng)太高時(shí)，由于大電流產(chǎn)生的熱量也較大，會(huì)導(dǎo)致電線絕緣體的熔解，這就造成了一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度最高限的問(wèn)題。超導(dǎo)磁體發(fā)熱量小，所以沒(méi)有這個(gè)限制，同時(shí)體積和質(zhì)量也較小，因此有很大的優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)磁體的誕生為物理學(xué)技術(shù)帶來(lái)了重大的革新。在核物理、高能物理的研究中起到越來(lái)越重要的作用。科學(xué)研究中用超導(dǎo)體制造的離子加速器體積更小，加速效果也更好。發(fā)電機(jī)的輸出容量與磁

24、感應(yīng)強(qiáng)度、電樞電流密度成正比，用銅鐵等制成常規(guī)電機(jī)由于受磁化電荷的飽和強(qiáng)度所限，磁感應(yīng)強(qiáng)度難以大幅增加。若采用超導(dǎo)材料，磁感應(yīng)強(qiáng)度可提高5-15倍，而載流能力可以提高10-100倍。這樣超導(dǎo)電機(jī)的輸出功率就可以大大增加，同時(shí)電機(jī)重量也可以大大減輕。另外超導(dǎo)磁體的完全抗磁性還被應(yīng)用于磁懸浮列車(chē)中，使列車(chē)通過(guò)抗磁作用懸浮空中，從而減小阻力增加運(yùn)行時(shí)速?？傊瑢?dǎo)材料在變壓器、空間技術(shù)、受控?zé)岷朔磻?yīng)以及計(jì)算機(jī)方面等很多方面都能起到重大的作用，可見(jiàn)超導(dǎo)技術(shù)有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。,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(chǎng)強(qiáng)度提高到5萬(wàn)6萬(wàn)高斯，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

25、10倍，達(dá)1萬(wàn)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。,超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，擁有兩萬(wàn)千瓦的功率,300KW超導(dǎo)單極300發(fā)電機(jī),完全導(dǎo)電性的運(yùn)用,超導(dǎo)體的零電阻性在電能輸送、能源的節(jié)約上的運(yùn)用仍然是最主要的運(yùn)用之一。當(dāng)前為了降低費(fèi)用，長(zhǎng)距離輸電主要采用高壓架空（HVOH）線路?，F(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行的線路最高電壓是單相765KV。隨著電壓的增加和功率水平的提高，在人口密集的大城市里這樣的通道是很不經(jīng)濟(jì)，甚至是不可能的。然而超導(dǎo)電纜比任何技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有較高的功率密度和較低,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(wú)損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)

26、線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國(guó)，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。,超導(dǎo)導(dǎo)線(含2120根微米直徑之鈮鈦合金纖維),電纜芯、低溫容器、終端和冷卻系統(tǒng)四個(gè)部分高溫超導(dǎo)電纜的國(guó)際市場(chǎng)在2010年左右可望達(dá)到15億美元,鉍系高溫超導(dǎo)直流電纜,超導(dǎo)變壓器,超導(dǎo)電機(jī),超導(dǎo)限流器是利用超導(dǎo)體的超導(dǎo)/正常態(tài)轉(zhuǎn)變特性，有效限制電力系統(tǒng)故障短路電流，能夠快速和有效地達(dá)到限流作用的一種電力設(shè)備。作用：1.增強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性；2.增加電力系統(tǒng)的可靠性；3.提高電力質(zhì)量；4.能夠與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)施兼容；5.通過(guò)調(diào)節(jié)允許的電流峰值增加電

27、力系統(tǒng)的靈活性；6.減少電力系統(tǒng)線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力設(shè)備的更新以降低成本；7. 提高系統(tǒng)的運(yùn)行容量。 專(zhuān)家們預(yù)言，就高溫超導(dǎo)體在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用而言，最先得到實(shí)際應(yīng)用的將可能是超導(dǎo)限流器。并預(yù)計(jì)，超導(dǎo)限流器的國(guó)際市場(chǎng)在2010年左右將可望達(dá)到35億美元,超導(dǎo)限流器,超導(dǎo)儲(chǔ)能,超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置是利用超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或其它負(fù)載的一種電力設(shè)施。一般由超導(dǎo)線圈、低溫容器、制冷裝置、變流裝置和測(cè)控系統(tǒng)幾個(gè)部件組成。 優(yōu)點(diǎn)： 1.可長(zhǎng)期無(wú)損耗地儲(chǔ)存能量，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%； 2.可通過(guò)采用電力電子器件的變流器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，響應(yīng)速度快（毫秒級(jí)）； 3

28、.由于其儲(chǔ)能量與功率調(diào)制系統(tǒng)的容量可獨(dú)立地在大范圍內(nèi)選取，可建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)； 4.除了真空和制冷系統(tǒng)外沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，使用壽命長(zhǎng)； 5.在建造時(shí)不受地點(diǎn)限制，維護(hù)簡(jiǎn)單、污染小。 目前美國(guó)、日本、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家在超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置方面的研究上投入了大量的人力和物力，并且有許多在建的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年全世界對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的需求將在15億美元左右。,超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置,抗磁性應(yīng)用,超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)-零高度的飛行器 超導(dǎo)材料的另一重要特征是具有完全的抗磁性。若把超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體之上，由于磁體的磁力不能穿過(guò)超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間就會(huì)產(chǎn)生斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁

29、懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)。在列車(chē)車(chē)輪旁邊安裝小型超導(dǎo)磁體，在列車(chē)向前行駛時(shí)，超導(dǎo)磁體則向軌道產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，并和安裝在軌道兩旁的鋁環(huán)相互作用，產(chǎn)生一種向上浮力，消除車(chē)輪與鋼軌的摩擦力，起到加快車(chē)速的作用。高溫超導(dǎo)體在懸浮列車(chē)上應(yīng)用的研究集中在日本。超導(dǎo)在運(yùn)載上的其他應(yīng)用可能還有用作輪船動(dòng)力的超導(dǎo)電機(jī)、電磁空間發(fā)射工具及飛機(jī)懸浮跑道。,原理,德國(guó)磁懸浮列車(chē),1999年月，日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)時(shí)速已達(dá)552公里，創(chuàng)世界鐵路時(shí)速最高紀(jì)錄。實(shí)驗(yàn)性行駛,西南交通大學(xué)研制成功的超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)，最高設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)500公里,2002年4月5日我國(guó)第一條磁懸浮列車(chē)試驗(yàn)線在長(zhǎng)沙建成通車(chē)，設(shè)計(jì)時(shí)速150

30、公里,核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體”,利用超導(dǎo)體產(chǎn)生的巨大磁場(chǎng)，應(yīng)用于受控制熱核反應(yīng)。核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)1億2億，沒(méi)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(chǎng)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(lái)，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。,中國(guó)科學(xué)院合肥等離子體物理研究所超導(dǎo)托卡馬克HT-7巨大的電感線圈,原子彈爆炸蘑菇云,另外，超導(dǎo)磁體在醫(yī)學(xué)上的重要應(yīng)用是核磁共振成像技術(shù)，可分辨早期腫瘤癌細(xì)胞等，還可做心電圖，腦磁圖、肺磁圖，研究氣功原理等。利用超導(dǎo)體介子發(fā)生器可以治療癌癥，利用超導(dǎo)磁體可以治療腦血管腫瘤。,Application in the biomedical science,人頭顱核磁共振成像,超導(dǎo)技術(shù)在軍事上有廣泛的應(yīng)用前景,超導(dǎo)計(jì)算機(jī)：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于C3I指揮系統(tǒng)，可使作戰(zhàn)指揮能力迅速改善提高； 超導(dǎo)探測(cè)器：利用超導(dǎo)器件對(duì)磁場(chǎng)和電磁輻射進(jìn)行測(cè)量，靈敏度非常高，可用于探測(cè)地雷、潛艇，還可制成十分敏感的磁性水雷。超導(dǎo)紅外毫米波探測(cè)器不僅靈敏度高，而且頻帶寬，探測(cè)范圍可覆蓋整個(gè)電磁頻