低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用

1、低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用1低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用2低溫超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介低溫超導(dǎo)材料基礎(chǔ)理論低溫超導(dǎo)材料發(fā)展歷程低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用3超導(dǎo)材料：指具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。低溫超導(dǎo)材料（low temperature superconducting material） 具有低臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc30K），在液氦溫度條件下工作的超導(dǎo)材料。分為金屬、合金和化合物?；衔锏蜏爻瑢?dǎo)材料有NbN (Tc=16K)、Nb3Sn

2、 ( Tc=18.1K) 和 V3Ga（Tc=16.8K）。NbN多以薄膜形式使用 ，由于其穩(wěn)定性好 ，已制成實(shí)用的弱電元器件 合金系低溫超導(dǎo)材料是以Nb為基的二元或三元合金組成的相固溶體，Tc 在 9K 以上。 具有實(shí)用價(jià)值的低溫超導(dǎo)金屬是Nb( 鈮 )，Tc 為9.3K已制成薄膜材料用于弱電領(lǐng)域。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用4低溫超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介低溫超導(dǎo)材料基礎(chǔ)理論低溫超導(dǎo)材料發(fā)展歷程低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用5溫度T臨界溫度Tc磁場(chǎng)強(qiáng)度HHc的磁場(chǎng)作用于超導(dǎo)體的磁場(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)被破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)。時(shí)，磁力

3、線將穿入超導(dǎo)體，超導(dǎo)態(tài)被破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)。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)的矢量和應(yīng)小于臨電流密度產(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)度界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc。電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度I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：超導(dǎo)體的臨界條件低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用6超導(dǎo)臨界參數(shù)之間的關(guān)系三個(gè)性能指標(biāo)，相互制約；三個(gè)性能指標(biāo)，相互制約；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。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用7超導(dǎo)臨界溫度

4、Tc超導(dǎo)體從常導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)超導(dǎo)體從常導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度；即電阻突然度；即電阻突然變?yōu)榱銜r(shí)的溫度變?yōu)榱銜r(shí)的溫度。由于組織結(jié)構(gòu)不同由于組織結(jié)構(gòu)不同，超導(dǎo)臨界溫度，超導(dǎo)臨界溫度不是一個(gè)特定的不是一個(gè)特定的數(shù)值，而是跨越數(shù)值，而是跨越一個(gè)溫度區(qū)域；一個(gè)溫度區(qū)域；因此實(shí)際超導(dǎo)材因此實(shí)際超導(dǎo)材料的臨界溫度用料的臨界溫度用四個(gè)參數(shù)表征。四個(gè)參數(shù)表征。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)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用8超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hcn

5、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；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；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。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)；THcHc0Tc0低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用超導(dǎo)臨界電流Jc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,單位單位A/m2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：220/1cccTTJJ低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)

6、用第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)。 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; ; 熔點(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”； 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。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用第II類超導(dǎo)體有兩個(gè)臨界磁場(chǎng) 當(dāng)當(dāng)HHc1時(shí)，時(shí)，零電阻且零電阻且完全禁止完全禁止磁場(chǎng)線進(jìn)入磁場(chǎng)線進(jìn)入邁斯納態(tài)邁斯納態(tài)。 當(dāng)當(dāng) Hc1 HHc2時(shí)，正常態(tài)。時(shí)，正常態(tài)。 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

7、金及超導(dǎo)化合物。超導(dǎo)化合物。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)。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用金屬元素超導(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；低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用13低溫超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介低溫超導(dǎo)材料基礎(chǔ)理論低溫超導(dǎo)材料發(fā)展歷程低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材

8、料的發(fā)展和應(yīng)用14超導(dǎo)零電阻現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1911年荷蘭的年荷蘭的卡茂林卡茂林昂尼斯昂尼斯教授用液氦將水銀冷凝成固態(tài)導(dǎo)教授用液氦將水銀冷凝成固態(tài)導(dǎo)線（線（-40），并將溫度降低到），并將溫度降低到269左右時(shí)，左右時(shí)，水銀導(dǎo)線的水銀導(dǎo)線的電阻突然完全消失，首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象。電阻突然完全消失，首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用15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)。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用16常規(guī)導(dǎo)體NorthSouth

9、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，該電流在超導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生外加磁場(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。的磁場(chǎng)和外磁場(chǎng)抵消，使超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)為零。完全抗磁性的原因完全抗磁性的原因低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用17零電阻現(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。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用18p早在早在1924年，基佐姆首先建議把熱力學(xué)用于討論超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)年，

10、基佐姆首先建議把熱力學(xué)用于討論超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)之間的相變問(wèn)題，并與克盧修斯、恩德等人測(cè)量了液氦、錫和鋅之間的相變問(wèn)題，并與克盧修斯、恩德等人測(cè)量了液氦、錫和鋅等元素的比熱，發(fā)現(xiàn)其在低溫下存在躍變，證明了等元素的比熱，發(fā)現(xiàn)其在低溫下存在躍變，證明了“這變化與超這變化與超導(dǎo)向非超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變恰好重合，阻礙超導(dǎo)電性產(chǎn)生的磁場(chǎng)，也阻礙導(dǎo)向非超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變恰好重合，阻礙超導(dǎo)電性產(chǎn)生的磁場(chǎng)，也阻礙比熱變化。向超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)變熱無(wú)關(guān)。比熱變化。向超導(dǎo)的轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)變熱無(wú)關(guān)。p1933年，厄任費(fèi)斯托首次提出熱力學(xué)中二級(jí)相變的概念。拉特格年，厄任費(fèi)斯托首次提出熱力學(xué)中二級(jí)相變的概念。拉特格斯將該理論應(yīng)用于超導(dǎo)體，得出了在超導(dǎo)

11、轉(zhuǎn)變點(diǎn)比熱的躍變同臨斯將該理論應(yīng)用于超導(dǎo)體，得出了在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)比熱的躍變同臨界場(chǎng)對(duì)溫度的導(dǎo)數(shù)間的關(guān)系界場(chǎng)對(duì)溫度的導(dǎo)數(shù)間的關(guān)系拉特格斯公式。拉特格斯公式。p1934年，基佐姆等驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與拉特格斯公式的理論值，發(fā)年，基佐姆等驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與拉特格斯公式的理論值，發(fā)現(xiàn)比熱躍變非常吻合，進(jìn)一步暗示了熱力學(xué)在超導(dǎo)體研究中的應(yīng)現(xiàn)比熱躍變非常吻合，進(jìn)一步暗示了熱力學(xué)在超導(dǎo)體研究中的應(yīng)用可行性。用可行性。p1934年，戈特和卡米希爾提出了超導(dǎo)相的二流體唯象模型。年，戈特和卡米希爾提出了超導(dǎo)相的二流體唯象模型?；裟穼?shí)驗(yàn)基佐姆實(shí)驗(yàn)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用19p麥克斯韋、雷諾和席林等

12、于麥克斯韋、雷諾和席林等于1950年各自獨(dú)立測(cè)量了汞同位素年各自獨(dú)立測(cè)量了汞同位素的臨界溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的臨界溫度和同位素的質(zhì)量有的臨界溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的臨界溫度和同位素的質(zhì)量有關(guān)：關(guān)：p 其中其中M是同位素質(zhì)量，是同位素質(zhì)量，a=0.500.03.p實(shí)驗(yàn)表明，電子向超導(dǎo)電子轉(zhuǎn)變的過(guò)程不受晶格振動(dòng)影響，實(shí)驗(yàn)表明，電子向超導(dǎo)電子轉(zhuǎn)變的過(guò)程不受晶格振動(dòng)影響，從實(shí)驗(yàn)上啟發(fā)了人們電子從實(shí)驗(yàn)上啟發(fā)了人們電子-聲子相互作用可能是超導(dǎo)電性的根聲子相互作用可能是超導(dǎo)電性的根源。同位素效應(yīng)支持了弗列里?；陔娮釉?。同位素效應(yīng)支持了弗列里?；陔娮?聲子相互作用的超聲子相互作用的超導(dǎo)電性理論，為解決超導(dǎo)電

13、性的微觀圖像提供了有益的線索導(dǎo)電性理論，為解決超導(dǎo)電性的微觀圖像提供了有益的線索。同位素效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)同位素效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)acM T 常數(shù)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用20約瑟夫森預(yù)言 1962年，劍橋大學(xué)博士后p在極薄絕緣層（厚度約為在極薄絕緣層（厚度約為1nm）隔開(kāi)的兩個(gè)超導(dǎo)體斷面處，電流可以穿）隔開(kāi)的兩個(gè)超導(dǎo)體斷面處，電流可以穿過(guò)絕緣層。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)生電壓，該電只要電流不超過(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。流是沒(méi)有電阻的，稱為超導(dǎo)隧道電流。p超導(dǎo)隧道電流與庫(kù)柏電子對(duì)相關(guān)，且電子對(duì)

14、穿越勢(shì)壘后仍保持為配對(duì)形超導(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)象稱為約瑟夫森效應(yīng)。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)。超導(dǎo)隧道超導(dǎo)隧道效應(yīng)效應(yīng)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用21BCS 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)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用22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

15、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)。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用23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，超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)。溫度對(duì)超導(dǎo)電性的影響：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。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。 低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用240 K: All motion ceases100oC = 373 K0oC = 273 K-135o

16、C = 138 KCurrent High Temperature Superconductors77 KNitrogen liquifies4 KHelium liquifies低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用251911年，年，Hg，Tc4.2K1911-20年代，年代，24種純金屬，種純金屬，(Nb，Tc9.13K)1952, 硅化釩，硅化釩，Tc=17K1957年，年，BCS理論理論1960，第，第II類超導(dǎo)體鈮錫合類超導(dǎo)體鈮錫合金金1973年，年，Nb3Ge，Tc23.2K1987年，年，Y-Ba-Cu-O，Tc90K，超過(guò)液氮溫度，超過(guò)液氮溫度77K1993年，年，

17、Hg-Ba-Ca-Cu-O，Tc=135K（高壓下（高壓下164K)超導(dǎo)材料的發(fā)展及其臨界溫度超導(dǎo)材料的發(fā)展及其臨界溫度低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用26低溫超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介低溫超導(dǎo)材料基礎(chǔ)理論低溫超導(dǎo)材料發(fā)展歷程低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用27零電阻效應(yīng)完全抗磁性超導(dǎo)隧道效應(yīng)低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用28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

18、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25倍倍,電能消耗僅為所電能消耗僅為所輸送電能的萬(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。 低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用292004年年4月月19日在昆明普吉變電站投入運(yùn)行，日在昆明普吉變電站投入運(yùn)行，7月月10日正

19、式并網(wǎng)，是我國(guó)日正式并網(wǎng)，是我國(guó)第一組、世界上第三組并網(wǎng)試運(yùn)行的超導(dǎo)電纜。第一組、世界上第三組并網(wǎng)試運(yùn)行的超導(dǎo)電纜。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用30超導(dǎo)發(fā)電機(jī)（強(qiáng)磁場(chǎng)的應(yīng)用）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)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。在超

20、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。低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用31充電：合上開(kāi)關(guān)合上開(kāi)關(guān)S1，打開(kāi)，打開(kāi)S2和和S3時(shí)，超導(dǎo)線圈時(shí)，超導(dǎo)線圈Ls充電；充電；儲(chǔ)能：合上合上S2，打開(kāi)，打開(kāi)S1，在電路，在電路2中就有一個(gè)持續(xù)電流；中就有一個(gè)持續(xù)電流；放電：合上合上S3，打開(kāi)，打開(kāi)S2，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。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)溫度低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用32 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駛，成為“無(wú)輪無(wú)輪”列車。列車。 超導(dǎo)磁懸浮列車(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 低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用低溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用33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公里的世界最高紀(jì)錄。公里的世界最高紀(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，