我國科學(xué)家在超導(dǎo)技術(shù)上取得進展
不久前,我國科學(xué)家在鐵基超導(dǎo)體統(tǒng)一相圖研究上取得進展,人們對鐵基超導(dǎo)的物理特性認(rèn)識更進一步。而在3年前,中科院物理所和中國科技大學(xué)的研究團隊以在鐵基超導(dǎo)研究上的突破,獲得國家自然科學(xué)一等獎,結(jié)束了該獎項連續(xù)3年的空缺。超導(dǎo)為何如此重要? 如果采用超導(dǎo)輸電線,我國每年節(jié)省的電量相當(dāng)于數(shù)十個發(fā)電廠的發(fā)電量 把材料置于零下兩三百攝氏度的溫度下,將會怎樣?超導(dǎo)材料的表現(xiàn)是:電阻突然消失了。這可不是簡單的變化,零電阻的超導(dǎo)體被認(rèn)為有望給電力工業(yè)帶來革新。 日常生活中,電器、電線會發(fā)熱,是因為電流和電器、電線發(fā)生了“摩擦”,這種“摩擦”就是電阻的來源,電阻產(chǎn)生的熱量實際是電能浪費。事實上,電在從發(fā)電廠“趕往”工廠、住宅、學(xué)校的路上,就已經(jīng)被輸電線的電阻消耗了不少。 專家介紹,因為電阻為零,超導(dǎo)材料在傳輸電的過程中就沒有損耗。此外,采用超導(dǎo)輸電還能簡化變壓器、電動機和發(fā)電機等熱絕緣,并保證輸電的穩(wěn)定性,提高輸電的安全性。 有專家測算,目前采用銅或鋁導(dǎo)線的輸電損耗約為15%,我國每年的輸電損耗就達1000億度左右;如果采用超導(dǎo)輸電線,每年節(jié)省的電量相當(dāng)于數(shù)十個發(fā)電廠的發(fā)電量。 超導(dǎo)材料另一個特性是完全抗磁性,即超導(dǎo)體一旦進入超導(dǎo)態(tài),就如同練就了“金鐘罩、鐵布衫”一樣。這是因為超導(dǎo)體在靠近磁場時會在其表面感應(yīng)出超導(dǎo)電流,這個超導(dǎo)電流會在超導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個與外磁場方向相反大小相等的磁場,外界磁場根本進不去,兩種磁場相互抵消,從而體內(nèi)的磁感應(yīng)強度為零。 專家表示,無論是先置入外磁場中后降溫到超導(dǎo)態(tài),還是先降溫到超導(dǎo)態(tài)再放入外磁場中,外磁場的磁力線都無法穿透到超導(dǎo)體內(nèi)部。超導(dǎo)磁體具有體積小、穩(wěn)定度高、耗能少等多種優(yōu)勢,因此臨床上采用的高分辨核磁共振成像技術(shù),很多依靠的是超導(dǎo)磁體。 抗磁性還讓超導(dǎo)體能在交通領(lǐng)域大展身手。由于磁力線幾乎無法進入超導(dǎo)體的體內(nèi),將超導(dǎo)體置于普通磁體產(chǎn)生的磁場中時,會達到懸浮的效果,高速超導(dǎo)磁懸浮列車設(shè)想應(yīng)用的正是這一原理。超導(dǎo)磁懸浮列車將為人們提供更高速、穩(wěn)定和安全的軌道運輸。 超導(dǎo)大規(guī)模應(yīng)用的難點是,缺乏適合應(yīng)用的、臨界溫度更高的超導(dǎo)體。1911年,荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯等人測量金屬汞的電阻時,驚奇地發(fā)現(xiàn)溫度降至極低后,汞的電阻突然消失。金屬汞也成為人類發(fā)現(xiàn)的第一個超導(dǎo)體。 |