概念
超導材料,是指具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零以及排斥磁力線的性質的材料。
特性
1.零電阻:超導材料處于超導態時電阻為零,能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導環中引發感應電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。
2.具有抗磁性:超導材料處于超導態時,只要外加磁場不超過一定值,磁力線不能透入,超導材料內的磁場恒為零。
3.具有臨界溫度:外磁場為零時超導材料由正常態轉變為超導態(或相反)的溫度,以Tc表示。
4.具有臨界磁場:使超導材料的超導態破壞而轉變到正常態所需的磁場強度,以Hc表示。
5.臨界電流和臨界電流密度:通過超導材料的電流達到一定數值時也會使超導態破壞而轉變為正常態,以Ic表示。Ic一般隨溫度和外磁場的增加而減少。單位截面積所承載的Ic稱為臨界電流密度,以Jc表示。
分類
(1)根據材料對于磁場的響應:第一類超導體和第二類超導體。從宏觀物理性能上看,第一類超導體只存在單一的臨界磁場強度;第二類超導體有兩個臨界磁場強度值,在兩個臨界值之間,材料允許部分磁場穿透材料。從理論上看,如上文“理論解釋”中的GL理論所言,參數κ是劃分兩類超導體的標準。在已發現的元素超導體中,第一類超導體占大多數,只有釩、鈮、锝屬于屬于第二類超導體;但很多合金超導體和化合物超導體都屬于第二類超導體。
(2)根據解釋理論:傳統超導體(可以用BCS理論或其推論解釋)和非傳統超導體(不能用BCS理論解釋)。
(3)根據臨界溫度:高溫超導體和低溫超導體。高溫超導體通常指臨界溫度高于液氮溫度(大于77K)的超導體,低溫超導體通常指臨界溫度低于液氮溫度(小于77K)的超導體。
(4)根據材料類型:元素超導體(如鉛和水銀)、合金超導體(如鈮鈦合金)、氧化物超導體(如釔鋇銅氧化物)、有機超導體(如碳納米管)。
低溫超導
高溫超導
優點
1.在超導狀態瞎,只需要消耗極少的電能就可以獲得非常強的穩態強磁場;2.超導磁體可以用于制作吵到發電機,磁流體發電機和超導輸電線路;3.可以利用超導材料的抗磁性制作高速超導磁懸浮列車;4.用超導材料制作超導計算機可以使電腦不存在散熱問題,同時使計算機的運算速度大大提高;5.超導體產生的強磁場可以作為“磁封閉體”,從而使受控核聚變能源成為21世紀前景廣闊的新能源;6.可制作電力電纜,用于大容量輸電,減少輸電過程中在輸電線路上的損耗;7.可以利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承;8.可制作一系列精密測量儀表和輻射探測器,微波發生器,邏輯元件等。
不足
目前的超導體必須在較低的溫度下才能實現超導,暫未發現常溫超導體。
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