高温超导技术的应用研究

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1、论文报告编辑：Korea高温超导技术的应用研究唐秀玲摘要超导技术的迅速发展必然带来具有巨大市场潜力的超导经济，并对21世纪世界经济产生全面深远的影响。本文将着重介绍高温超导概念和近年来在高温超导技术应用领域取得的重要进展，最后给岀了高温超导技术发展趋势和市场前景。关键词超导高温超导超导技术应用1引言超导现象自从20世纪初被发现以来，就以其独特的魅力持续不断地吸引着广大科学家的关注，这不仅因为它能完美地展示物理学的一些重要规律，更重要的是它具有很多潜在的应用。超导技术可广泛用于能源、信息、医疗.交通、国防、科学研究及国防军工等重大工

2、程方面。2超导概念超导性是指在某个温度（临界温度）下，使直流电流无电阻损耗地流动的物理现象。对于交流电流，其电阻要比一般金属低得多，但不为零，这是由于存在动力电感的原因（它是由无损耗的超导电场与产生电阻的常规欧姆电子之间相互作用产生的）。这一现象是荷兰科学家坎默林•昂尼斯于1911年在一次试验中发现的。所谓高温超导是指超导临界温度（Tc）较高的超导体。在1986年4月前，把Tc在15K以上的超导体称为高临界温度的超导体，简称高温超导体。但目前所指的高温超导体，是指Tc在液氮温度以上的超导体。超导体具有三个特性，即零电阻、完全抗磁性

3、和约瑟夫逊效应。•零电阻，当导体处于临界温度以下的低温环境时，其直流电阻为零。超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关，还与外磁场强度和通过超导体的电流有关。•完全抗磁性，又称迈斯纳效应，是1933年迈斯纳研究超导态的磁性时发现的，即不管超导体内原来有无磁场，一旦进入超导态,超导体内的磁场一定等于零，即具有安全抗磁性，超导体的完全抗磁性会产生磁悬浮现象。•约瑟夫逊效应，电子对能够以隧道效应穿过绝缘层，在势垒两边电压为零的情况下，将产生直流超导电流，而在势垒两边有一定电压时，还会产生特定频率的交流超导电流。超导体有表明其基本特性的三

4、个临界值，即：•临界温度，高于此温度则超导体不具备超导电性；•临界磁场强度，当超导体承受的磁场超过此强度时超导电性也会消失；•临界电流，超过此数值时也会使其失去超导电性。目前已查明在常压下具有超导电性的金属元素有32种，而在高压下或制成薄膜状时具有超导电性的金属元素有14种。依照磁化强度与外加磁场的不同，可把超导体分为：第I类超导体和第II类超导体。第I类超导体主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、镣、锡、钢等，该类超导体的溶点较低、质地较软，亦被称作“软超导体”。其特征是由正常态过渡到超导态时没有中间态,并且具有

5、完全抗磁性。第I类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低，因而没有很好的实用价值。除金属元素机.铸和規外，第II类超导体主要包括金属化合物及其合金。第II类超导体和第I类超导体的区别主要在于：•第II类超导体由正常态转变为超导态时有一个中间态（混合态）；•第II类超导体的混合态中有磁通线存在,而第I类超导体没有;•第II类超导体比第I类超导体有更高的临界磁场、更大的临界电流密度和更高的临界温度。第II类超导体根据其是否具有磁通钉扎中心而分为理想第II类超导体和非理想第II类超导体。理想第II类超导体的晶体结构比较完整，不存在磁通钉

6、扎中心,并且当磁通线均匀排列时，在磁通线周围的涡旋电流将彼此抵消，其体内无电流通过，从而不具有高临界电流密度。非理想第II类超导体的晶体结构存在缺陷，并且存在磁通钉扎中心，其体内的磁通线排列不均匀，体内各处的涡旋电流不能完全抵消，出现体内电流，从而具有高临界电流密度。在实际上，真正适合于实际应用的超导材料是非理想第II类超导体。日本名古屋大学与德国马克斯•普朗克研究所科学家组成的一个科研小组最近提出了解释磁性超导物质机理的新假说。他们的新理论认为，晶体一个个晶格的微小磁性作用使相互排斥的两个电子结成对，最终形成磁性超导体。在现有理

7、论的基础上，俄罗斯超导专家们认为，在常规超导材料中，影响超导性的主要是导电电子与晶格的相互作用，电子•声子相互作用，因此，室温超导现象是完全可能的，它并不违背稳定性法则。3高温超导目前主要应用情况20世纪90年代后期以来，高温超导材料在应用方面取得了长足进步，直接促进了应用技术的发展。高温超导的许多应用可以简单地看成是低温超导应用的不同比例放大，但要求有很高的可控温度。从超导体特性来看，高温超导材料的应用正朝着大电流（强电）、电子学（弱电）和抗磁性等三个方向发展。在强电应用技术方面，超导电缆.超导限流器、超导变压器、超导电动机已经

8、进入示范试验运行阶段,磁悬浮系统以及高温超导磁储能系统也有相应的试验模型问世。在弱电应用方面，超导滤波器系统在国外移动通信领域已发展成商品，国内也开始了商品开发。3.1超导在强电方面的应用超导在强电方面的应用主要有：超导发电机、超导传输线、超导储能