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標題: 超导应用 [打印本頁]

作者: p30900 時間: 2024-8-6 18:39
標題: 超导应用
超导材料的应用十分广泛，从所侧重的超导性质看，大多数可以分为3类强电应用、弱电应用和抗磁性应用。强电应用又称大电流应用，有超导发电、输电、贮能、能源开发、核碰共振等弱电应用又称电子学应用，包括超导探测器、超导器件、超导计算机等:抗磁性应用主要用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆。
0)强电应用。包括以下几种。一是超导输电线路。超导的最直接、最诱人的应用是用超导体制造输电电线。目前高压输电线的能量损耗高达 10%以上，如果用超导导线替代它们，电力几乎无损耗地输送给用户。用超导材料可制造高效率、大容量的动力电缆和变压器,可减少导体的材料需求量，节约大量有色金属。
二是超导发电机。在现有大型发电机或电动机中，用超导体C替铜材有望实现电阻损耗极小的大功率输出。这不仅对大规模电力工程很重要，而且对于各种船舶、飞机特别理想目前，超导单极直流电动机和同步发电机是主要的研究对象。
三是超导贮能。超导材料具有高载流能力和零电阻的特性，在其回路中通入电流，电流可永不减弱，因此可长时间无损耗地贮存大量电能。
四是核磁共振成像。由于核磁共振仪需在一个大空间内有一个高均匀度和高稳定性磁场而超导体不仅能满足这一要求，且碰场强度比常规磁体有明显优势。目前生产的超导碰体有70%~80%用于核磁共振领域
2)弱电应用。包括超导探测器、超导微波器件、超导计算机。
超导探测器。利用超导器件对磁场和电磁辐射进行测量，灵敏度非常高，使微弱的电磁信号都能被采集、处理和传递，实现高精度的测量和对比。利用超导器件还可以制成超导红外线毫米波探测器，其探测范围几乎覆盖整个电磁波频谱，填补了电器波谱中远红外到毫米波段的空白。它不但灵敏度高、频带宽，而且还具有高集成密度、低功率、高成品、低价格等优点。
超导微波器件。高温超导系统在移动通信系统中有重要作用，它所带来的好处是提高了基站接收机的抗干扰能力;可充分利用频率资源，扩大基站能量;减少输入信号的损耗，提高基站系统的灵最度:改善通话质量，提高数据传输度。
超导计算机。超导计算机中的超大规模集成电路的元件的连线是用接近零电阻和超微发热的超导器件制成的。不存在散热问题，可使超导计算机具有许多优点器件的开关速度比现有开关导体器件快 2~3 个数量级，比普通半导体硅集成电路快 1000 倍左右;功率很低只有半导体器件的千分之一左右，散热问题很易解决输出电压在毫伏数量级，而输出电流大于控制线内的电流，信号检测方便:体积更小，成本更低:因超导抗磁效应，电路布线干扰完全消除，信号准确无睛变。
3)抗磁性应用。有如下几种。
磁悬浮列车。利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在永磁体的上方，磁体和超导体之间会产生排斥力,超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬效应可以制造高速超导磁悬浮列车，
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时速可达几百千米而且运行平稳，无废气污染，但制造和运行成本较高。
磁封闭体。利用超导体产生的强磁场，可以制成热核聚变反应中的磁封闭体，将其中的超高温等离子体包围、约束起来，再缓慢地释放，从而控制核聚变能源。
目前实现超导材料的实用化还有不少技术难题，如何提高其临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能一直是科研工作者所探索的难题，超导材料的开发和利用还有待进一步研究。

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