| |
|
|
|
超导材料
1 原理
超导是一种很多物质在低温下体现出的特别现象，主要表现为电阻在一定的温度下完全消失了，变为零电阻，使导电没有任何阻力称之为超导。超导是一种宏观的量子现象，用较形象的语言来说，它是一种集体运动，就如同幼儿园的小孩过闹市，如果让他们分开过就会走散，要是有老师带领，让小朋友手拉手一起过闹市就很容易。实现超导必须具备一定的条件，如温度、磁场、电流都必须足够的低。超导较早在很低的温度被发现，用昂贵的液氦作制冷剂，温度在零下270摄氏度以下。液氦在大气中含量极少，使用起来很不方便，因此费用非常昂贵。80年代末，发现了高温氧化物超导体，就可以用比较廉价的液氮替代液氦，在空气中70％是氮气，因此使用起来既方便也便宜。现在科学家们正围绕高温超导体的机理开展研究，即为什么高温超导体会在较高的温度下产生超导，同时寻求新的超导材料，希望超导温度能够更高，最好能在室温下不用冷却实现超导。目前的超导临界温度已提高到零下120摄氏度左右。
2 新型超导材料--二硼化镁
2001年2月，日本科学家发现了一种新的超导材料---二硼化镁，其超导转变温度为38K，超过了此前金属化合物创下的超导温度，引起世界超导界的轰动。尽管二硼化镁超导临界温度为37K左右，但二硼化镁实际工作温度为20K至25K，对于由小型、高效和相当便宜的低温冷却剂冷却的超导器件来说，20K温度是十分吸引人的温度。用二硼化镁制成的高质量薄膜材料不仅拥有平坦的表面，而且薄膜可载送1000万安培／平方厘米的大电流。
3 加工方法
二硼化镁结晶坚硬如钻石，因此如果采用普通的方法，同陶瓷一样难以进行可塑性加工。但是，物质·材料研究机构开发出了如下的线材加工工艺：用高强度的金属被覆材料包裹二硼化镁粉，通过滚轧等工艺加工成线材，因而即使不进行热处理也可以得到45万A/m2的临界电流。
4 二硼化镁的优点及缺点
优点：其超导临界温度（Tc）为金属类材料中的世界之最，达到了摄氏-234度。另外，由于是由镁和硼组成的较简单的化合物，因此合成较为容易而且资源丰富，成本低廉。导电性强。
缺点：易碎，难制成超导电路所需的薄膜形式，妨碍了它在信息技术方面的应用。
5 前景
高温超导科学技术可望被应用到交通、能源、信息通信和医疗等许多产业领域里去，因此多年来一直受到各国的高度重视。１９８６年能够在较高温度（液氮温度，负１９６摄氏度）下呈超导状态的高温半导体－－镧铜氧化物被发现后，世界各国科学家到目前为止已经发现多种金属和陶瓷超导物质，其中最高的临界温度为１２５Ｋ（负１４８摄氏度）。使用第一代超导材料（铋氧化物）制作的线材及移动通信器材上使用的滤波器和超导量子干涉元件、磁通量子元件等已经达到商业化阶段，生产技术也基本上确立起来，超导发电机、超导电缆和超导变压器等发电、输电和变电技术也已试制成功，并进入发电、并网、输电试验阶段。第二代超导线材钇系线材正在开发之中，据认为，２００５年前后即可应用在机器设备上。这项高技术今后将会继续获得优先发展。 |
|
| |
|
|
|
