專題應(yīng)用：超導(dǎo)材料資料

1、專題應(yīng)用：超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料主要內(nèi)容零電阻現(xiàn)象零電阻現(xiàn)象1 完全抗磁性邁斯納效應(yīng)完全抗磁性邁斯納效應(yīng)2 產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原因產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原因BCS理論理論 3超導(dǎo)臨界條件超導(dǎo)臨界條件4第一類和第二類超導(dǎo)體第一類和第二類超導(dǎo)體5超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史6超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)材料的應(yīng)用7邁斯納效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)： 1933年德國(guó)物理學(xué)家邁斯納發(fā)現(xiàn)在超導(dǎo)態(tài)下，超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度H總為零，即具有完全抗磁性，這種現(xiàn)象就稱為邁斯納效應(yīng)。1.4.2. 邁斯納效應(yīng)v完全抗磁性的原因完全抗磁性的原因1.4.2. 邁斯納效應(yīng)常規(guī)導(dǎo)體NorthSouth超導(dǎo)體NorthSouth 外加磁場(chǎng)使超導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流

2、，該電流在超導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)外加磁場(chǎng)使超導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流在超導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)和外磁場(chǎng)抵消，使超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)為零。和外磁場(chǎng)抵消，使超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)為零。 零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)現(xiàn)象的必要條件， 但是電阻為零叫理想導(dǎo)體超導(dǎo)體。 零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性是超導(dǎo)體兩 個(gè)最基本，而且互相獨(dú)立的屬性。 只有同時(shí)具有零電阻和完全抗磁性才 能稱為超導(dǎo)體。1.4.2. 邁斯納效應(yīng)1.4.2. 邁斯納效應(yīng) 北京有色金屬研究總院研制的超導(dǎo)材料顯示的邁斯納效應(yīng)北京有色金屬研究總院研制的超導(dǎo)材料顯示的邁斯納效應(yīng)1.4.3. 超導(dǎo)隧道效應(yīng)量子隧道效應(yīng)： 電子具有穿過(guò)比其自身能量還要高的勢(shì)壘的本領(lǐng)。當(dāng)然，穿透幾率隨勢(shì)壘的

3、高度和寬度的增加而迅速減小。 例如：在兩塊常規(guī)導(dǎo)體Al中間夾入一層很薄的勢(shì)壘（10-10m的絕緣層），在兩塊Al之間加上電勢(shì)差，就有電流流過(guò)絕緣層，該電流是有電阻的，這是正常導(dǎo)體的量子隧道效應(yīng)。約瑟夫森預(yù)言 1962年，劍橋大學(xué)的博士后p 在極薄絕緣層（厚度約為在極薄絕緣層（厚度約為1nm1nm）隔開(kāi)的兩個(gè)超導(dǎo)體斷面處，電）隔開(kāi)的兩個(gè)超導(dǎo)體斷面處，電流可以穿過(guò)絕緣層。流可以穿過(guò)絕緣層。p 只要電流不超過(guò)某一臨界值，則電流穿過(guò)絕緣層時(shí)將不產(chǎn)生只要電流不超過(guò)某一臨界值，則電流穿過(guò)絕緣層時(shí)將不產(chǎn)生電壓，該電流是沒(méi)有電阻的，稱為超導(dǎo)隧道電流。電壓，該電流是沒(méi)有電阻的，稱為超導(dǎo)隧道電流。p 超導(dǎo)隧道電流

4、與庫(kù)柏電子對(duì)相關(guān)，且電子對(duì)穿越勢(shì)壘后仍保超導(dǎo)隧道電流與庫(kù)柏電子對(duì)相關(guān)，且電子對(duì)穿越勢(shì)壘后仍保持為配對(duì)形式，這種不同于單電子隧道效應(yīng)的新現(xiàn)象稱為約持為配對(duì)形式，這種不同于單電子隧道效應(yīng)的新現(xiàn)象稱為約瑟夫森效應(yīng)。瑟夫森效應(yīng)。1.4.3. 超導(dǎo)隧道效應(yīng)1.4.4. 產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原因當(dāng)在超導(dǎo)臨界溫度以下時(shí)，通過(guò)晶格振動(dòng)（聲子）為媒介的間接作用使電子之間產(chǎn)生某種吸引力，克服庫(kù)倫排斥從而導(dǎo)致自由電子將不再無(wú)序地“單獨(dú)行動(dòng)”，并形成“電子對(duì)”。 BCS理論：lBCS理論不能解釋理論不能解釋30K以上的超導(dǎo)現(xiàn)象，特別是高溫超導(dǎo)。以上的超導(dǎo)現(xiàn)象，特別是高溫超導(dǎo)。v當(dāng)溫度TTc時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使庫(kù)珀對(duì)被拆散為正常電子

5、，超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)。1.4.4. 產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原因聲子的交互作用使得庫(kù)倫排斥的兩個(gè)電子產(chǎn)生吸引形成聲子的交互作用使得庫(kù)倫排斥的兩個(gè)電子產(chǎn)生吸引形成電子對(duì)電子對(duì)。兩個(gè)電子組成電子對(duì)后，其中一個(gè)即使受到晶格振動(dòng)或雜質(zhì)的兩個(gè)電子組成電子對(duì)后，其中一個(gè)即使受到晶格振動(dòng)或雜質(zhì)的阻礙，另一個(gè)電子也會(huì)起調(diào)節(jié)作用，使電子通路不受影響，從而阻礙，另一個(gè)電子也會(huì)起調(diào)節(jié)作用，使電子通路不受影響，從而產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象。產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象。v溫度對(duì)超導(dǎo)電性的影響：v 溫度愈低，結(jié)成的電子對(duì)愈多，電子對(duì)的結(jié)合愈牢固，超導(dǎo)電性越顯著。v 溫度越高，電子對(duì)因受熱運(yùn)動(dòng)的影響而遭到破壞，就失去了超導(dǎo)性。 1.4.4. 產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原

6、因BCS Theory (1957)解釋了超導(dǎo)電性現(xiàn)象的本質(zhì)解釋了超導(dǎo)電性現(xiàn)象的本質(zhì)Bardeen, Cooper, Schrieffer分享了分享了1972年年Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)1.4.4. 產(chǎn)生超導(dǎo)電性的原因1.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件n溫度T臨界溫度Tcn磁場(chǎng)強(qiáng)度HHc的磁場(chǎng)作用的磁場(chǎng)作用 于超導(dǎo)體時(shí)，磁力線將穿入超導(dǎo)體，超導(dǎo)態(tài)被破于超導(dǎo)體時(shí)，磁力線將穿入超導(dǎo)體，超導(dǎo)態(tài)被破 壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)。壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)。n電流密度J臨界電流密度Jc 同時(shí)同時(shí),電流密度產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)的電流密度產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)的 矢量和應(yīng)小于臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量和應(yīng)小于臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc。電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度I

7、單位時(shí)間通過(guò)某截面電荷的量；單位時(shí)間通過(guò)某截面電荷的量；電流密度電流密度J單位面積上通過(guò)的電流強(qiáng)度；單位面積上通過(guò)的電流強(qiáng)度；注意區(qū)分：注意區(qū)分：1.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)臨界參數(shù)之間的關(guān)系v三個(gè)性能指標(biāo)，相互制約；三個(gè)性能指標(biāo)，相互制約；v一般來(lái)說(shuō)，指標(biāo)越高越好。一般來(lái)說(shuō)，指標(biāo)越高越好。Jc1.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)臨界溫度Tcv超導(dǎo)體從常導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度；即電阻突超導(dǎo)體從常導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度；即電阻突然變?yōu)榱銜r(shí)的溫度。然變?yōu)榱銜r(shí)的溫度。v由于組織結(jié)構(gòu)不同，超導(dǎo)臨界溫度不是一個(gè)特定由于組織結(jié)構(gòu)不同，超導(dǎo)臨界溫度不是一個(gè)特定的數(shù)值，而是跨越一個(gè)溫度區(qū)域；因此實(shí)際超導(dǎo)的

8、數(shù)值，而是跨越一個(gè)溫度區(qū)域；因此實(shí)際超導(dǎo)材料的臨界溫度用四個(gè)參數(shù)表征。材料的臨界溫度用四個(gè)參數(shù)表征。1.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件實(shí)際超導(dǎo)材料的臨界溫度參數(shù)超導(dǎo)材料的臨界溫度超導(dǎo)材料的臨界溫度起始轉(zhuǎn)變溫度起始轉(zhuǎn)變溫度Tc(onset)零電阻溫度零電阻溫度Tc(R=0)轉(zhuǎn)變溫度寬度轉(zhuǎn)變溫度寬度Tc中間臨界溫度中間臨界溫度Tc(mid)1.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hcn對(duì)于超導(dǎo)體，當(dāng)外加磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，會(huì)破對(duì)于超導(dǎo)體，當(dāng)外加磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，會(huì)破壞其超導(dǎo)性；壞其超導(dǎo)性；n破壞超導(dǎo)態(tài)所需的最小的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為破壞超導(dǎo)態(tài)所需的最小的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為 超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度。1.4.5.

9、 超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度為溫度的函數(shù)，表達(dá)式為：)( 1220ccccTTTTHHHc0為絕對(duì)零度時(shí)的臨界磁場(chǎng)；THcHc0Tc01.4.5. 超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)臨界電流Jcv破壞超導(dǎo)態(tài)所需的最小電流密度破壞超導(dǎo)態(tài)所需的最小電流密度; ; J=I/A,J=I/A,單位單位A/mA/m2 2v超導(dǎo)臨界電流與臨界溫度的關(guān)系：超導(dǎo)臨界電流與臨界溫度的關(guān)系：220/1cccTTJJ1.4.6. 第I類和第II類超導(dǎo)體第I類超導(dǎo)體只有一個(gè)臨界磁場(chǎng)Hc； 當(dāng)HHc時(shí)，正常態(tài)。u 常溫下具有良好導(dǎo)電性的純金屬，如鋁、鋅、錫等常溫下具有良好導(dǎo)電性的純金屬，如鋁、鋅、錫等; ;u 熔

10、點(diǎn)較低、質(zhì)地較軟，亦被稱作熔點(diǎn)較低、質(zhì)地較軟，亦被稱作“軟超導(dǎo)體軟超導(dǎo)體”；u 臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)較低，沒(méi)有很好的實(shí)用價(jià)值。臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)較低，沒(méi)有很好的實(shí)用價(jià)值。第II類超導(dǎo)體有兩個(gè)臨界磁場(chǎng)l 當(dāng)當(dāng)HHc1時(shí)，零電阻且完全禁止時(shí)，零電阻且完全禁止磁場(chǎng)線進(jìn)入磁場(chǎng)線進(jìn)入, 邁斯納態(tài)。邁斯納態(tài)。l 當(dāng)當(dāng) Hc1 HHc2時(shí)，正常態(tài)。時(shí)，正常態(tài)。l 釩、鈮、鉭和大多數(shù)超導(dǎo)合金及釩、鈮、鉭和大多數(shù)超導(dǎo)合金及超導(dǎo)化合物超導(dǎo)化合物。l第第II類超導(dǎo)體比第類超導(dǎo)體比第I類超導(dǎo)體有更類超導(dǎo)體有更高的臨界參數(shù)。高的臨界參數(shù)。1.4.6. 第I類和第II類超導(dǎo)體1.4.7. 金屬超導(dǎo)材料的類型金屬元素

11、超導(dǎo)體：合金超導(dǎo)體：金屬化合物超導(dǎo)體：除釩、鈮、鉭大多數(shù)金屬元素除釩、鈮、鉭大多數(shù)金屬元素都是第都是第I類超導(dǎo)體；類超導(dǎo)體；釩、鈮、鉭為第釩、鈮、鉭為第II類超導(dǎo)體。類超導(dǎo)體。絕大多數(shù)為第絕大多數(shù)為第II類超導(dǎo)體；類超導(dǎo)體；絕大多數(shù)為第絕大多數(shù)為第II類超導(dǎo)體；類超導(dǎo)體；1.4.7. 金屬超導(dǎo)材料的類型金屬元素超導(dǎo)體n 常壓下有常壓下有28種超導(dǎo)金屬元素，超導(dǎo)臨界溫度種超導(dǎo)金屬元素，超導(dǎo)臨界溫度Tc排行為：排行為： 鈮鈮 9.24K； 锝锝 7.8K 鉛鉛 7.197K 鑭鑭 6.06K 釩釩 5.4K 鉭鉭 4.47Kn 常壓下不表現(xiàn)超導(dǎo)性的金屬元素，高壓下可能呈現(xiàn)超導(dǎo)性。常壓下不表現(xiàn)超導(dǎo)性

12、的金屬元素，高壓下可能呈現(xiàn)超導(dǎo)性。1.4.7. 金屬超導(dǎo)材料的類型合金超導(dǎo)體成本低、便于大量生產(chǎn)n Ni-Ti合金合金 目前使用最廣泛的合金超導(dǎo)材料；目前使用最廣泛的合金超導(dǎo)材料； 制造技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，成本低；制造技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，成本低； 用于磁流體發(fā)電機(jī)大型磁體的理想材料；用于磁流體發(fā)電機(jī)大型磁體的理想材料； n Ni-Zr合金合金 最早使用的合金超導(dǎo)材料；最早使用的合金超導(dǎo)材料； 具有低磁場(chǎng)，高電流的優(yōu)點(diǎn)；具有低磁場(chǎng)，高電流的優(yōu)點(diǎn)； 高磁場(chǎng)下能夠承受很大的臨界電流；高磁場(chǎng)下能夠承受很大的臨界電流； 制造成本較高，逐漸被制造成本較高，逐漸被NiTi合金取代。合金取代。兩類常見(jiàn)的超導(dǎo)合

13、金為：兩類常見(jiàn)的超導(dǎo)合金為：1.4.7. 金屬超導(dǎo)材料的類型金屬化合物超導(dǎo)體三個(gè)臨界參量三個(gè)臨界參量(Tc, Hc, Jc) 均較高，是性能良好的均較高，是性能良好的 強(qiáng)磁場(chǎng)材料。強(qiáng)磁場(chǎng)材料。具有代表性的為具有代表性的為Nb3Sn超導(dǎo)化合物，是制造超導(dǎo)化合物，是制造 8.015.0T超導(dǎo)磁體的主要材料。超導(dǎo)磁體的主要材料。0 K: All motion ceases100oC = 373 K0oC = 273 K-135oC = 138 KCurrent High Temperature Superconductors77 KNitrogen liquifies4 KHelium liquif

14、ies1.4.8. 超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史1.4.8. 超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史 1911年，年，Hg，Tc4.2K 1911-20年代，年代，24種純金屬，種純金屬，(Nb，Tc9.13K) 1952, 硅化釩，硅化釩，Tc=17K 1957年，年，BCS理論理論 1960，第，第II類超導(dǎo)體鈮錫合金類超導(dǎo)體鈮錫合金 1973年，年，Nb3Ge，Tc23.2K 1987年，年，Y-Ba-Cu-O，Tc90K，超過(guò)液氮溫度，超過(guò)液氮溫度77K 1993年，年，Hg-Ba-Ca-Cu-O，Tc=135K（高壓下（高壓下164K)1.4.8. 超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史超導(dǎo)材料的發(fā)展及其臨界溫度超導(dǎo)材料的發(fā)展及其臨

15、界溫度釔鋇銅氧化物（釔鋇銅氧化物（ YBa2Cu3O7-x ) 超導(dǎo)體超導(dǎo)體1987年朱經(jīng)武、吳茂昆、趙忠賢等發(fā)現(xiàn)，Tc90K,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度打破了液氦，解決了阻礙超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。 美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室采用快中子輻射氧化釔鋇美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室采用快中子輻射氧化釔鋇銅單晶體，使臨界電流密度提高了銅單晶體，使臨界電流密度提高了100100倍，倍，達(dá)達(dá)6 61010 A/cm2A/cm2，美國(guó)馬薩諸薩理工學(xué)院，美國(guó)馬薩諸薩理工學(xué)院用在超導(dǎo)材料中摻入銀等加熱處理的方法，用在超導(dǎo)材料中摻入銀等加熱處理的方法，解決了材料的脆弱問(wèn)題，使強(qiáng)度比超導(dǎo)陶解決了材料的脆弱問(wèn)題，使強(qiáng)度比超導(dǎo)陶瓷提高了瓷提高了1010倍，

16、適用于作輸電線倍，適用于作輸電線. .我國(guó)則早我國(guó)則早已制成零電阻為已制成零電阻為83837 K7 K的超導(dǎo)材料和零電的超導(dǎo)材料和零電阻為阻為77 K77 K的超導(dǎo)薄膜的超導(dǎo)薄膜. .1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用零電阻效應(yīng)完全抗磁性超導(dǎo)隧道效應(yīng)1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)電力傳輸(零電阻的應(yīng)用） 超導(dǎo)輸電電纜： 將超導(dǎo)電纜放于液氦冷卻介質(zhì)管道內(nèi)，保證整條輸電線路將超導(dǎo)電纜放于液氦冷卻介質(zhì)管道內(nèi)，保證整條輸電線路 在超導(dǎo)狀態(tài)下運(yùn)行。在超導(dǎo)狀態(tài)下運(yùn)行。 超導(dǎo)電力傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)：n 超導(dǎo)輸電電纜比普通的地下電纜超導(dǎo)輸電電纜比普通的地下電纜容量大容量大2525倍倍, ,電能消耗僅為所電能消耗僅為所輸送

17、電能的萬(wàn)分之幾。輸送電能的萬(wàn)分之幾。n 傳統(tǒng)輸電需要高壓，因而有升壓，降壓設(shè)備。用超導(dǎo)線就傳統(tǒng)輸電需要高壓，因而有升壓，降壓設(shè)備。用超導(dǎo)線就不需不需要升壓降壓設(shè)備要升壓降壓設(shè)備。n 重量輕、體積小，輸重量輕、體積小，輸 送大功率的超導(dǎo)傳輸線送大功率的超導(dǎo)傳輸線可鋪設(shè)在地下可鋪設(shè)在地下管管道內(nèi)，從而省去了許多傳輸線的架設(shè)鐵塔。道內(nèi)，從而省去了許多傳輸線的架設(shè)鐵塔。 從內(nèi)到外，依次為：從內(nèi)到外，依次為： 管狀支撐物（內(nèi)通液氮）；管狀支撐物（內(nèi)通液氮）； 超導(dǎo)導(dǎo)體層（為電纜載流導(dǎo)體）；超導(dǎo)導(dǎo)體層（為電纜載流導(dǎo)體）； 電氣絕緣層（工作在液氮低溫環(huán)境下）；電氣絕緣層（工作在液氮低溫環(huán)境下）； 超導(dǎo)屏蔽層

18、（為超導(dǎo)帶材繞制）；超導(dǎo)屏蔽層（為超導(dǎo)帶材繞制）； 液氮回流層（與管狀支撐物內(nèi)的液氮構(gòu)成液氮回流循環(huán)）；液氮回流層（與管狀支撐物內(nèi)的液氮構(gòu)成液氮回流循環(huán)）； 熱絕緣層（為真空隔熱套件）；熱絕緣層（為真空隔熱套件）； 常規(guī)電纜屏蔽層和護(hù)層常規(guī)電纜屏蔽層和護(hù)層（與常規(guī)電力電纜類似）（與常規(guī)電力電纜類似） 。1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)發(fā)電機(jī)（強(qiáng)磁場(chǎng)的應(yīng)用）在超導(dǎo)體截面較小的線圈通以大電流，形成強(qiáng)磁場(chǎng)，這就在超導(dǎo)體截面較小的線圈通以大電流，形成強(qiáng)磁場(chǎng)，這就是超導(dǎo)磁體。是超導(dǎo)磁體。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：磁場(chǎng)強(qiáng)度大磁場(chǎng)強(qiáng)度大：磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)：磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)

19、20萬(wàn)高斯，常規(guī)磁體最高萬(wàn)高斯，常規(guī)磁體最高10萬(wàn)高斯。萬(wàn)高斯。耗電少耗電少：不產(chǎn)生熱量，除維持低溫外不消耗電能，通入一次電：不產(chǎn)生熱量，除維持低溫外不消耗電能，通入一次電 流就可以一勞永逸。流就可以一勞永逸。重量輕重量輕：5萬(wàn)高斯的常規(guī)電磁體重達(dá)萬(wàn)高斯的常規(guī)電磁體重達(dá)20噸，而用超導(dǎo)磁體重量噸，而用超導(dǎo)磁體重量 還不到還不到1千克。千克。1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能（零電阻效應(yīng)的應(yīng)用）v用電需求在時(shí)間上是不平衡的，白天用電需求在時(shí)間上是不平衡的，白天晚上不一樣。晚上不一樣。v最佳的解決辦法就是有一種儲(chǔ)存和調(diào)最佳的解決辦法就是有一種儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)手段。然而，電力的儲(chǔ)藏非常困難。節(jié)手段。然而

20、，電力的儲(chǔ)藏非常困難。v充電：合上開(kāi)關(guān)合上開(kāi)關(guān)S1S1，打開(kāi)打開(kāi)S2S2和和S3S3時(shí)，超導(dǎo)線圈時(shí)，超導(dǎo)線圈LsLs充電；充電；v儲(chǔ)能：合上合上S2S2，打開(kāi)打開(kāi)S1S1，在電路在電路2 2中就有一個(gè)持續(xù)電流；中就有一個(gè)持續(xù)電流；v放電：合上合上S3S3，打開(kāi)打開(kāi)S2S2，儲(chǔ)存的電能就傳輸?shù)酵獠控?fù)載。儲(chǔ)存的電能就傳輸?shù)酵獠控?fù)載。1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能基本原理示意圖RS1S2S3負(fù)負(fù)載載電源電源Ls超導(dǎo)溫度超導(dǎo)溫度1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用 超導(dǎo)磁懸浮列車是運(yùn)用超導(dǎo)體的完全抗磁性，使列車完全脫超導(dǎo)磁懸浮列車是運(yùn)用超導(dǎo)體的完全抗磁性，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為離軌道而懸浮行

21、駛，成為“無(wú)輪無(wú)輪”列車。列車。 超導(dǎo)磁懸浮列車 兩種磁懸浮列車系統(tǒng)(a)常導(dǎo)磁吸型；常導(dǎo)磁吸型； (b)超導(dǎo)磁斥型超導(dǎo)磁斥型 日本開(kāi)發(fā)的磁懸浮列車日本開(kāi)發(fā)的磁懸浮列車MAGLEV 于于1997年年12月在山梨縣的試驗(yàn)線上創(chuàng)造月在山梨縣的試驗(yàn)線上創(chuàng)造出每小時(shí)出每小時(shí)550公里公里的世界最高紀(jì)錄。的世界最高紀(jì)錄。 日本超導(dǎo)磁斥型，懸浮氣隙較大，一般為100mm上海常導(dǎo)磁吸型，懸浮氣隙較小，一般為10mm上海磁懸浮列車時(shí)速上海磁懸浮列車時(shí)速430公里公里,從從浦東浦東龍陽(yáng)路站到龍陽(yáng)路站到浦東國(guó)際浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)，三十多公里只需，三十多公里只需6分鐘。分鐘。 1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用1.4.9.

22、 超導(dǎo)材料的應(yīng)用 核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)100200M，沒(méi)有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。而超導(dǎo)體沒(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)可以作為產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)可以作為“磁封閉體磁封閉體”，將熱核反，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，使受控核聚變能源成為入類取之不盡慢慢釋放，使受控核聚變能源成為入類取之不盡的新能源。的新能源。 受控?zé)岷司圩內(nèi)嗽焯?yáng)我國(guó)研制的我國(guó)研制的“托卡馬克托卡馬克”裝置（等裝置（等離子體溫度高達(dá)離子體溫度高達(dá)5000萬(wàn)度），能夠萬(wàn)度），能夠提供清潔無(wú)限的能源。提供清潔無(wú)限的能源。1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用1.4.9. 超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID)作為靈敏度極高的磁傳感器磁傳感器,超導(dǎo)量子干涉儀(即