0065058 2014-04-21

超導材料和常規導電材料的效能有很大的不同。主要有以下效能。①零電阻性：超導材料處於超導態時電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導環中引發感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續電流”已多次在實驗中觀察到。②完全抗磁性：超導材料處於超導態時，只要外加磁場不超過一定值，磁力線不能透入，超導材料內的磁場恆為零。③約瑟夫森效應：兩超導材料之間有一薄絕緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連線時，會有電子對穿過絕緣層形成電流，而絕緣層兩側沒有電壓，即絕緣層也成了超導體。當電流超過一定值後，絕緣層兩側出現電壓U（也可加一電壓U），同時，直流電流變成高頻交流電，並向外輻射電磁波，其頻率為，其中h為普朗克常數，e為電子電荷。這些特性構成了超導材料在科學技術領域越來越引人注目的各類應用的依據。超導材料按其化學成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導陶瓷。①超導元素：在常壓下有28種元素具超導電性，其中鈮（Nb）的Tc最高，為9。26K。電工中實際應用的主要是鈮和鉛（Pb，Tc=7。201K），已用於製造超導交流電力電纜、高Q值諧振腔等。② 合金材料： 超導元素加入某些其他元素作合金成分， 可以使超導材料的全部效能提高。如最先應用的鈮鋯合金（Nb-75Zr），其Tc為10。8K，Hc為8。7特。繼後發展了鈮鈦合金，雖然Tc稍低了些，但Hc高得多，在給定磁場能承載更大電流。其效能是Nb-33Ti，Tc=9。3K，Hc＝11。0特；Nb-60Ti，Tc=9。3K，Hc=12特（4。2K）。目前鈮鈦合金是用於7～8特磁場下的主要超導磁體材料。鈮鈦合金再加入鉭的三元合金，效能進一步提高，Nb-60Ti-4Ta的效能是，Tc＝9。9K，Hc=12。4特（4。2K）；Nb-70Ti-5Ta的效能是，Tc=9。8K，Hc=12。8特。③超導化合物：超導元素與其他元素化合常有很好的超導效能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=18。1K，Hc=24。5特。其他重要的超導化合物還有V3Ga，Tc=16。8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18。8K，Hc=30特。④超導陶瓷：20世紀80年代初，米勒和貝德諾爾茨開始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超導電性，他們的小組對一些材料進行了試驗，於1986年在鑭－鋇－銅－氧化物中發現了Tc=35K的超導電性。1987年，中國、美國、日本等國科學家在鋇－釔－銅氧化物中發現Tc處於液氮溫區有超導電性，使超導陶瓷成為極有發展前景的超導材料。 超導材料具有的優異特性使它從被發現之日起，就向人類展示了誘人的應用前景。但要實際應用超導材料又受到一系列因素的制約，這首先是它的臨界參量，其次還有材料製作的工藝等問題（例如脆性的超導陶瓷如何製成柔細的線材就有一系列工藝問題）。到80年代，超導材料的應用主要有：①利用材料的超導電性可製作磁體，應用於電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等；可製作電力電纜，用於大容量輸電（功率可達10000MVA）；可製作通訊電纜和天線，其效能優於常規材料。②利用材料的完全抗磁性可製作無摩擦陀螺儀和軸承。③利用約瑟夫森效應可製作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結作計算機的邏輯和儲存元件，其運算速度比高效能積體電路的快10～20倍，功耗只有四分之一。

秒懂百科 2021-01-08

薩納須卓君 2019-06-13

先舉個直觀的：超導磁懸浮列車。

能極大提高人類的生活水平。

具體有

1、卡馬克裝置內的超導磁體用來束縛高溫反應粒子，實現核聚變！

2、超導儲能磁體能長時間、大容量地儲存能量，用於軍事上即聚能武器，可以把能量匯聚成極細的能束，沿著指定的方向，以光速向外發射能束，來摧毀目標。形象點的如紅警裡的磁暴線圈~~~

3、超導發電機。超導磁體可以產生遠大於普通磁體的磁場，使磁流體發電的輸出功率大大提高

4、超導電磁推進系統，它能產生很大的推力而又比常規動力系統節省能源。用於軍事上可以使我們可以獲得高航速、低消耗的艦艇。

5、帶有超導磁體的同步加速器。增大了磁場，從而增強了偏轉和集束能力，也使各通道長度大幅減小。

6、高溫超導變壓器。其交流損耗小，而且絕緣轉變容易，變壓容易。

7、超導磁分離裝置。可以進行選礦，明顯提高分離率。

8、醫用超導磁體。可以將藥劑製成超導鐵磁性然後輸入人體，透過外部磁場，控制該鐵劑達到患處，以治療常規藥物無法治療的癌症等疾病。

9、醫用射頻超導量子干涉磁強計。解析度高，可以給出人體心（腦、眼）等部位的精準磁圖，以確定這些部位的生理和病理狀態。

10、超導核磁共振層析成像儀。超導磁體能夠提高精度及影象的清晰度。

11、超導計算機。它有很高的測量精度和穩定性。在運算速度上比現在已有的計算機提高1-2個數量極。（電路能耗顯著降低，並且其中的邏輯器件開關靈敏度高）

12、超導磁場計。高靈敏度。。

13、超導測輻射熱計。為了提高測輻射熱計的靈敏度，就必須使它在低溫下執行，利用超導體的某一種隨溫度而急劇變化的性質，那麼超導體就可以成為有效的探測元件。

14、超導陀螺儀。高速旋轉的超導球，利用磁場控制，轉速更高，反應更快。、

15、超導重力儀。可以研究地球的彈性性質，長週期地殼運動和預測地震等。

16、超導開關可以分為電阻開關和電感開關。電阻開關是利用超導體以下效能：若改變磁場、電流和溫度三個參量的任一個，就可以使它從零電阻態轉變到有阻狀態，並且開關比是無限大。電感開關可用來將靠近它的超導體作正常態和超導態之間的轉變，或移動電路元件附近的超導表面，使它發生相同轉變，製成開關。