登陆注册
6000200000017

第17章 超导技术

1911年,荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银,当温度下降到4.2K(相当于-269%℃)时发现水银的电阻完全消失了,出现了“零电阻”现象。由于没有一丝一毫的电阻,因而电量能从其中毫无阻碍的穿过,这种现象被称为超导电性。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把物体放在低温磁场中冷却,在其电阻消失的同时,也开始排斥磁场,这种现象被称为抗磁性。零电阻和完全抗磁性是超导体具有的两个基本特性。

超导现象

具有超导性质的材料叫做超导材料。超导材料是当今新材料领域中一个十分重要的组成部分,超导材料的发现是20世纪物理学的一项重大成就。由于物体电阻的消除,使能量可以在穿过其中时不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,产生强大的磁场。超导材料的应用为人类展现出一个前景十分广阔的领域,并将会对人类社会发展产生深远的影响。经过科学家们数十年的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是消除温度障碍,寻求高温超导材料,即摆脱原有的低温冷却才能产生超导现象的束缚。

1973年,人们发现了超导合金——铌锗合金,其临界超导温度为23.2K(相当于-249.95℃),该记录保持了13年。1986年,设在瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物具有35K的高温超导性,引起世界科学界的轰动。此后,科学家们争分夺秒地攻关,几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。在1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史,乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹。高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。

自高温超导体被发现以来,超导体的研究取得巨大进展,使全世界经受了一次“科技冲击波”的冲击。高温超导体研究将为未来一代新技术应用描绘美好的蓝图。超导体在信息系统和兵器领域的应用前景十分激动人心;超导体在交通领域越来越广泛的应用更加与人们息息相关;高温超导体为人类奉献大量能源的设想是人类长期以来的梦想。

利用超导材料制成的仪器可以探测很微弱的磁场,因而可侦察遥远的目标,如潜艇、坦克的活动。而超导体开关对某些辐射非常敏感,可探测微弱的红外线辐射,为军事指挥作出正确判断并提供直接的依据,为探测天外飞行器,如卫星或宇宙不明飞行物提供高灵敏度的信息。

使用超导材料制作计算机元件可使计算机的体积大大缩小,功耗显著降级,运用超导数据处理器可以使计算机获得高速处理能力,其速度是现有大型电子计算机运算速度的15倍。

用超导技术制成的核潜艇的超轻型推进系统能使核潜艇的速度和武器装载量增加一倍,而核潜艇的自身重量减小一半,可谓一举两得;火箭发射的初期必须在发射架上滑行,由于机械接触,速度越快,振动越激烈,容易损坏发射架,因此必须限制火箭的发射速度。而利用超导抗磁性产生的悬浮技术,使火箭通过电线圈沿轨道发射,可以产生强大的电磁力,从而使火箭全速升空。

超导磁悬浮列车是人们最早想到的超导技术应用。20多年前人们就设想利用超导技术制造悬浮列车,实现铁路运输的高速化。现在中国、日本、德国、俄罗斯、英国、法国等国都已制造成功陆地上最快的交通工具——超导悬浮列车,这种列车悬浮在超导“磁垫”路基上,时速高达400km-500km,如从北京到上海只要3个多小时。

已经投入使用的电动汽车由蓄电池组和电动机组成。由于蓄电池的储电能力有限,所以此类汽车一次行程较短。利用高温超导体可以极大减少蓄电池的功率损失,提高储电容量,增加供电能力。这样,电动汽车将可能风行世界,对减少大气污染和简化汽车结构,无疑将是十分有利的。

超导电车的设想是,将超导材料制成的超导电缆埋于道路表层,在电车底部安装若干个超导线圈,当电车沿道路行驶时,由于电磁感应使超导线圈产生感应电流,从而推动电车行进。这种既无架空线,又无轨道,且电力耗损极小的超导电车将极大扩展电车的使用范畴,特别是在高速公路上。利用超导技术设计的电磁推进船,完全改变了现有船舶的推进机构。电磁推进船既没有回转部分,又无需使用螺旋推进器,只需改变超导磁场的磁感应强度或电流强度,就可以变换船舶的航行速度。

此外用超导材料制成的超导发电机、超导变压器能极大地减少能源损耗,提高能源使用效率,可以在电力领域为人类提供更多的能源。

同类推荐
  • 热土凝香

    热土凝香

    本书为中国热带农业科学院兴隆香料饮料研究所成立五十五年艰苦创业历程的写真,其创建、发展与新中国的发展历程几乎是同步的。
  • 在科技馆听讲座

    在科技馆听讲座

    本书将我国部分专家、学者在山西省科学技术馆创办的“星期日知识讲座”公益课堂上的讲演稿编辑整理汇集在一起。内容包括:山西历史、文物保护、民俗文化、晋商、家庭教育、儒家文化与传统教育、傅山研究、个人激励与自我成才、防震减灾、环境保护等等。
  • 水族动物的奇闻怪事

    水族动物的奇闻怪事

    本书介绍了水族动物的基本知识和不同的特征特性、奇异功能、趣闻轶事以及人类对水族动物的研究认识。主要有水族万花筒、海底万象、水族世界趣闻等,知识性、趣味性强,阅读此书,可轻松了解增长水族动物知识。
  • 科学博物馆

    科学博物馆

    台湾国立自然科学博物馆位于馆前路,健行路、西屯路、三中路交会处,是国内第一座科学博物馆,属十二项建设“文化建设”之一,占地广大。全馆拥有最现代化的科学设备,规模可与其他先进国家比美。馆内可分科学中心、太空剧场、立体剧场、资讯大楼、生命科学厅、中国科学厅、地球环境厅等建筑,馆内的陈设结合科学资讯与声光效果,达到寓教于乐的效果。太空剧场是一个内部倾斜30度的半球体空间,全天候影片放映,身历其境的感受,是最受游客欢迎的项目之一。
  • 自然:消灭的自然灾难

    自然:消灭的自然灾难

    本书介绍了可怕的洪水灾害、我国历史上的洪灾、凶猛的泥石流灾害、不期而至的血崩灾害、海冰灾害的危害、难测的火山灾害、地震的产生和危害等。
热门推荐
  • 中阿含经

    中阿含经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 让心开出太阳花

    让心开出太阳花

    青少年学生正处在身心发展的重要时期,随着生理、心理的发育和发展、社会阅历的扩展及思维方式的变化,特别是面对社会的压力,他们在学习、生活、人际交往和自我意识等方面,都会遇到各种各样的困惑或问题。因此,对学生进行青春期健康教育,是学生健康成长的需要,也是推进素质教育的必然要求。
  • 史蒂夫和他的朋友们

    史蒂夫和他的朋友们

    这是一个史蒂夫和他的朋友们的故事,特别好笑,作者花了三天三夜才想出来的
  • 青冥传

    青冥传

    雾……灰灰的,蒙蒙的,淡淡的,浓浓的……团团絮絮、深浅不一吸附在树林里,田园上,村落间,压压地堆在山坳里,层层地,像整个大地盖上了厚棉被一样四周没有一丝响动,迷茫不知方向,唯有脚下踩着的一方实地……不识前路,不知后果,唯有现在是那么真实!人生亦是如此!与奶奶相依为命长大的邢星沙,没有见过自己父母的面,甚至他不能确定自己的奶奶是不是真的是自己的亲奶奶。从逆境中长大的他,在学会认字前,先学会了坚强。他的命运有如惊叹曲般百折多变,起伏不定。这已经发生的一次一次的变故后,他总是表现得荣辱不惊,当又一次新的突变之后……他,邢星沙还能那么坚定么?
  • 问心玄道

    问心玄道

    从实际出发不提倡迷信,主人公因意外的学习,结了道缘从而慢慢修行
  • 木凤

    木凤

    “三戒合一,地府洞开,一戒不出,阴阳永隔”,为了争夺三戒,人、鬼、兽、魔、灵五界的善恶美丑尽显于世。为什么会有鬼,神仙从哪里来的?一个凡间的英俊少年和一个神兽化身的美丽少女,闯过一个个黑暗的深渊、阴森的鬼墓、凶险的魔洞,战胜了一次次追杀、贩卖、抢劫、灾难和背叛,为您一层层揭开谜底。
  • 反boss是我相公

    反boss是我相公

    莫名其妙的被杀死之后,来到了这谁都不认识的地方。第一眼看到的男人宠她入骨,现实中好友接踵而来。一场变故,对我不冷不淡的,对好友仇恨之至。罢了,我爱的就是他,与好友断交也好,相杀也好。冷漠如何,杀人如何,冷血又如何。只要伴在你身边,就好。
  • 相思谋:妃常难娶

    相思谋:妃常难娶

    某日某王府张灯结彩,婚礼进行时,突然不知从哪冒出来一个小孩,对着新郎道:“爹爹,今天您的大婚之喜,娘亲让我来还一样东西。”说完提着手中的玉佩在新郎面前晃悠。此话一出,一府宾客哗然,然当大家看清这小孩与新郎如一个模子刻出来的面容时,顿时石化。此时某屋顶,一个绝色女子不耐烦的声音响起:“儿子,事情办完了我们走,别在那磨矶,耽误时间。”新郎一看屋顶上的女子,当下怒火攻心,扔下新娘就往女子所在的方向扑去,吼道:“女人,你给本王站住。”一场爱与被爱的追逐正式开始、、、、、、、
  • 洪荒阵道

    洪荒阵道

    一个小人物的洪荒游历,不争霸,只求长生和自由一个热爱阵法的修炼菜鸟的成长史
  • 苏娘

    苏娘

    上古众神混战,引生灵涂炭众生多难。碎魂残魄充盈世间。神战初平,无妄山上仙以花泥塑身、花酒为血,引神之力造就非人非魔非妖非仙之体以储世间万千残魂。三百年前,无妄山崩塌,上仙入魔嗜杀成性,重入轮回魔性不减。她执着三界无妄酒,为替无妄消孽渡劫,与妖娆魔君定下三世赌约……被封印了神力守在她身边的上神;生了凡心却一朝入魔的上仙;三世赌注终究输了所有的魔君;误饮无妄酒化为少年的灵兽…还有世间百态之人,多劫之妖……她救可救之人渡可渡之妖,终却发现,自己以那非人非魔非妖非仙之体,早已生了凡心。