超导材料的特性及应用

浅谈超导材料的超导特性及应用

摘要：作为一种新型材料，超导材料越来越广泛地应用到各个领域，人类对超导电性及其应用将越来越重视。超导材料的应用有着巨大的潜力和发展前景，这是不容置疑的。超导的实用前景似乎既近既远，近者，在人类的生活中已得到了超导电技术带来的好处，如医用的核磁共振成像的超导磁体；同时，在电子器件上的应用，近几年将会在市场上出现。远者，人们会看到例如在微波通讯、计算机器件、储能及平衡电网方面的应用。在总结超导电性的同时，本文将就超导材料的应用作简要的介绍。

关键字：超导、特性、应用、前景

1、超导材料的超导特性

导体在温度下降到某一值时，电阻会突然消失，即零电阻，这一现象称为“超导现象”，将具有超导性的物质，称为超导体，超导体如钛、锌、铊、铅、汞等，在超导状态，当温度降至温度（超导转变温度）时，皆显现出某些共同特征。1.1电阻为零。一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。有人做过实

验，发现超导环中的电流持续了二年半而无显著衰减。

1.2完全抗磁性。这一现象是1933年德国物理学家迈斯纳等人在实验中发现的，

只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后，该超导材料便把磁力线排斥体外，因此其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。

2、超导材料的应用

2.1 超导应用的巨大潜力

超导态是物质的一种独特的状态，它的新奇特性，立刻使人想到要将它们应用到技术上。超导体的零电阻效应显示其具有无损耗输运电流的性质。工业、国防、科研上用的大功率发电机、电动机如能实现超导化，将大大降低能耗并使其小型化。利用超导隧道效应，人们可以制造出世界上最灵敏的电磁信号的探测元件和用于高速运行的计算机元件。用这种探测器制造的超导量子干涉磁强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化，也能测量人的脑磁图和心磁图。超导体用于微波器件可以大大改善卫星通讯的质量。

因此，超导体显示了巨大的应用潜力。

2.2 超导材料在强电方面的应用

超导材料（超导线圈）在强电方面的主要应用包括：用于高能物理受控热核反应和凝聚态物理研究的强场磁体；用于核磁共振装置上以提供1~10T的均匀磁场以及核磁共振层次扫描；用于制造发电机和电动机线圈；用于高速列车上的磁悬浮线圈；用于轮船和潜艇的磁流体和电磁推进系统。

2.3 超导材料在弱电方面的应用

超导材料在弱电方面的应用主要是利用约瑟夫森结可以得到标准电压，可以制造出超导量子干涉仪，进而用于生物磁学。另外约瑟夫森结在计算机应用上的还有着巨大潜力，我们可以制造出速度更快的计算机制造逻辑电路和存贮器。当然还有很多有特殊性能的器件。

3、结语

人类的未来离不开超导电技术及其技术的发展，超导电技术将会越来越广泛地造福人类。在21世纪，超导电技术将会变得更为重要，超导材料的应用将会越来越广泛。