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超導(dǎo)陶瓷
閱讀�11333�(shí)間:2011-01-25 11:24:17

  超導(dǎo)陶瓷是具有超�(dǎo)特性的陶瓷材料,與其他超導(dǎo)體的性質(zhì)一�,超�(dǎo)陶瓷在完全導(dǎo)電性下電阻為零,處于外�磁場(chǎng)中完全抗�。超�(dǎo)陶瓷在諸如磁懸浮列車、無(wú)電阻損耗的輸電線路、超�(dǎo)電機(jī)、超�(dǎo)探測(cè)�、超�(dǎo)天線、懸浮軸�、超�(dǎo)陀螺以及超�(dǎo)�(jì)算機(jī)等強(qiáng)電和弱電方面有廣泛應(yīng)用前��

�(fā)展歷�

  1973 �,人們發(fā)�(xiàn)了超�(dǎo)合金――鈮鍺合�,其臨界超導(dǎo)溫度�23.2K,該記錄保持� 13 ��1986 �,設(shè)在瑞士蘇黎世的美�(guó)IBM 公司的研究中心報(bào)道了一種氧化物(鑭-鋇-銅-氧)具�35K 的高溫超�(dǎo)�,打破了傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體”的觀�,引起世界科�(xué)界的轟動(dòng)。此�,科�(xué)家們爭(zhēng)分奪秒地攻關(guān),幾乎每隔幾�,就有新的研究成果出�(xiàn)�

  1986 年底,美�(guó)貝爾�(shí)�(yàn)室研究的氧化物超�(dǎo)材料,其臨界超導(dǎo)溫度�(dá)�40K,液氫的“溫度壁壘”(40K)被跨越�1987 �2 月,美國(guó)華裔科學(xué)家朱�(jīng)武和中國(guó)科學(xué)家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超�(dǎo)溫度提高�90K 以上,液氮的禁區(qū)�77K)也奇跡般地被突破了�1987 年底,鉈-鋇-鈣-銅-氧系材料又把臨界超�(dǎo)溫度的記錄提高到125K。從1986�1987 年的短短一年多的時(shí)間里,臨界超�(dǎo)溫度竟然提高�100K 以上,這在材料�(fā)展史,乃至科技�(fā)展史上都堪稱是一大奇跡�

  高溫超導(dǎo)材料的不斷問(wèn)�,為超導(dǎo)材料從實(shí)�(yàn)室走向應(yīng)用鋪平了道路�

制造工�

  超導(dǎo)陶瓷的制備與一般陶瓷制造工藝相�。如原料的制備與處理,成型和燒成�。在工藝上,�(yù)燒處�,成型方法以及燒�(jié)程度�(duì)超導(dǎo)陶瓷有很大的影響。� 比如,以Y-Ba-Cu-O系超�(dǎo)體為�,燒�(jié)�(shí)若燒�(jié)溫度�(guò)�,反�(yīng)不完全;�(guò)高又�(huì)出現(xiàn)相分�。燒�(jié)�(shí)間也要合適,�(guò)�(zhǎng)(如超過(guò)30小時(shí))則出現(xiàn)宏觀的相分凝�(xiàn)�,不同部位呈�(xiàn)不同顏色。例�,黑色區(qū)域是 BaCuO 2 ,灰黑色區(qū)域是Ba 2 YCu 3 O 7-x ,而綠色區(qū)域則� BaY 2 CuO 5 ,只有Ba 2 YCu 3 O 7-x 才有高溫超導(dǎo)�。下面就Bi-Sr-Ca-Cu-O系統(tǒng)的高溫超�(dǎo)陶瓷的制造工藝方法�(jìn)行介紹:采用Bi 2 O 3 、SrCO 3 、CaCO 3 和CuO作原�。按Bi:Sr:Ca:Cu=1�1�1�2的比例�(jìn)行配�。加乙醇在球磨筒�(nèi)�(jìn)行濕磨混料,干燥后壓成大塊�(jìn)行預(yù)合成。預(yù)合成分兩次�(jìn)行:次在 800�/12小時(shí)下�(jìn)�;第二次�820�/12小時(shí)下�(jìn)�。合成塊料經(jīng)粉碎、粉磨后,加PVD粘結(jié)劑�(jìn)行造粒,壓成圓�,放在氧化鋁坩堝�,在860�/12 小時(shí)溫度下�(jìn)行燒�(jié)�

性質(zhì)

  超導(dǎo)材料有兩�(gè)非常重要的性質(zhì)�

  1)超�(dǎo)體的完全�(dǎo)電�。通常,電流通過(guò)�(dǎo)體時(shí),由于存在電�,不可避免地�(huì)有一定的能量損耗。而所謂超�(dǎo)體的完全�(dǎo)電性即在超�(dǎo)�(tài)下(在臨界溫度以下)電阻為零,電流通過(guò)超導(dǎo)體時(shí)�(méi)有能量的損耗�

  2)超�(dǎo)體的完全抗磁�。超�(dǎo)體的完全抗磁性是指超�(dǎo)體處于外界磁�(chǎng)�,能排斥外界磁場(chǎng)的影�,即外加磁場(chǎng)全被排除在超�(dǎo)體之外,這種特性也稱為邁斯納效�(yīng)�

�(yīng)�

  1 在電力系�(tǒng)方面

  �1)輸配電。根�(jù)超導(dǎo)陶瓷的零電阻的特性,可以�(wú)損耗地�(yuǎn)距離的輸送極大的電流和功��

 ?�?)超�(dǎo)線圈。能制成超導(dǎo)�(chǔ)能線�,用其制成的�(chǔ)能設(shè)備可以長(zhǎng)期無(wú)損耗地�(chǔ)存能�,而且直接�(chǔ)存電磁能�

  �3)超�(dǎo)�(fā)電機(jī)。由于超�(dǎo)陶瓷的電阻為零,因而沒(méi)有熱損�,可以制造大容量、高效率的超�(dǎo)�(fā)電機(jī)及磁流體�(fā)電機(jī)��

  2 在交通運(yùn)輸方�

 ?�?)制造超�(dǎo)磁懸浮列車由于超�(dǎo)陶瓷的強(qiáng)抗磁性,磁懸浮列車沒(méi)有車�,靠磁力在鐵軌上“漂浮”滑�,它是利用超�(dǎo)磁體和路基導(dǎo)體中感應(yīng)渦流之間的磁性排斥力把列車懸浮起�(lái),具有速度�,運(yùn)行平�(wěn),無(wú)噪聲,安全可靠等特點(diǎn)�

  �2)超�(dǎo)電磁性推�(jìn)器和空間推�(jìn)系統(tǒng)。例如船舶電磁推�(jìn)裝置。其推�(jìn)原理是:在船體內(nèi)部,安裝一�(gè)超導(dǎo)磁體,在海水中產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)。同�(shí),在船體�(cè)面放一電極,在海水中產(chǎn)生了�(qiáng)大的電流。在船尾后的海水�,磁力線和電流發(fā)生交互作�,海水在后面�(duì)船體�(chǎn)生了�(qiáng)大的推動(dòng)��

  3 在選礦和探礦等方面在礦冶方面,由于一切物�(zhì)都具有抗磁性或順磁�,可以利用超�(dǎo)體來(lái)�(jìn)行選礦和探礦��

  4 在環(huán)保和�(yī)藥方�

 ?�?)在�(huán)保方面可以利用超�(dǎo)體對(duì)造紙廠、石油化工廠等的廢水�(jìn)行凈化處��

  �2)在�(yī)藥衛(wèi)生方�,生物體大都具有抗磁�,可以利用超�(dǎo)體作廢水處理,以去除�(xì)�、病�、重金屬等毒�。醫(yī)�(xué)上可把磁分離用于將紅血球從血漿中分離��

  5 在高能核�(shí)�(yàn)和熱核聚變方面� 利用超導(dǎo)體的�(qiáng)磁場(chǎng),使粒子加速以獲得高能粒子,以及利用超�(dǎo)體制造探�(cè)粒子�(yùn)�(dòng)徑跡的儀�。�

  使用大體積高�(qiáng)度超�(dǎo)磁體,可以用于約束帶電粒子的活動(dòng)范圍。比如受控核聚變研究�(chǎn)生的極端高溫的等離子體就是用超導(dǎo)磁場(chǎng)約束在磁籠中�

  6 在電子工程方�

  �1)利用超�(dǎo)體的性質(zhì)(如約瑟夫遜效應(yīng))提高電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和縮小體��

 ?�?)制成超�(dǎo)體的器件,如超導(dǎo)二極�,超�(dǎo)量子干涉器,超導(dǎo)�(chǎng)效應(yīng)晶管,超�(dǎo)磁通量子器件等。此�,用Y-Ba-Cu-O系超�(dǎo)做成的天線和�(fā)射機(jī),其靈敏度是同樣尺寸銅天線的十幾�。實(shí)�(yàn)表明,高溫超�(dǎo)�(yīng)用于超高頻可作毫米波通信,具有很寬的頻帶和很高的靈敏�,衛(wèi)星系�(tǒng)可能只需幾英寸直徑的超導(dǎo)天線,電視畫面也將更清晰�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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