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近日有訊息稱德國科學家又一次提升超導溫度。那麼它意味著什麼,有什麼作用?
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  • 1 # 講科學堂

    一些材料會在一定溫度下出現電阻為0的現象,同時,它會產生完全的磁抗性,使它可以懸浮在磁場中。

    不是每一種材料可以轉變成超導體的。例如銅和銀,即使非常接近絕對零度(-273.15℃)也保持了一定的電阻。

    圖:海克·卡末林·昂內斯,低溫物理學奠基者

    超導現象的發現已有100多年的歷史了,最早在1911年,荷蘭物理學家昂內斯利用液氦(他最先製備出液氦)將汞的溫度降到4.15 K時,發現汞的電阻降為零。隨後,其他的一些科學家發現其他的一些金屬也有這種超導性。在1986年發現的銅氧鈣鈦陶瓷可以在90k實現超導,這個溫度高於了液氮的沸騰溫度,這個重大突破也使發現者獲得了諾貝爾獎。

    超導材料的應用十分廣泛,利用它電阻為零的特性來進行電力輸送,可以大大減少線路損耗,實現超遠距離的大容量電力輸送,還可以製造超導電池;利用它完全的磁抗性可以製造懸浮列車、電磁軌道炮、電磁彈射等。

    圖:磁懸浮列車

    使材料轉換成超導體的溫度被稱為超導轉變溫度。根據這個轉變溫度可以將材料分為低溫超導、高溫超導和室溫超導材料:

    高溫超導和低溫超導的分解線就是77k(-196℃),這是液氮沸騰的溫度。也就是說,高溫超導材料可以利用液態氮冷卻就能出現超導現象。由於液氮早已經實現工業化生產,它的價格非常的便宜。所以打破這個溫度壁壘就意味著可以實現大規模的應用。

    室溫超導,顧名思義就是在室溫條件下就能實現超導的材料。目前僅在實驗室中實現非常短時間的室溫超導現象。

    如果利用高溫超導材料輸送電力或者建設磁懸浮列車,差不多幾千米就要建一個製冷站,這在經濟上的成本非常高。製冷需要的能量甚至大過了它減少的電力損耗。如果能夠提升實現超導的溫度,就能大大減少建設和運營成本。

    超導電池具有結構簡單,充電速度快的特點,由於目前製冷裝置的體積太大,所以無法推廣。如果能夠達到室溫超導水平,它就可能走入千家萬戶。利用超導電池的驅動的汽車取代燃油汽車就成為必然。

    ……

  • 2 # 高唐人士

    高溫超導,常溫超導如能攻克意味著電能,磁能的相互轉換。應該是繼熱能,動能,電能之後的重大突破。能完全掌握磁能那麼星際探索時代應該快了!

  • 3 # 雲天32

    常溫超導體必然在凝聚態物理材料突破。利用強鐳射冷卻後,擠壓彼此緊密結合,達到穩定,就可以的。

    目前科學界對於什麼是超導也是沒有清晰思路,最近德國的科學家實現高溫超導體突破是在高壓下以及低溫,所以我的思路是對的。當低溫下原子內部的電子進入低能軌道,彼此緊密有序排列,互相電磁作用很大,所以它們的電子軌道一定非常有秩序。能夠實現磁場的一致排外性。因為低溫高壓緊密結合,所以強大原子核的電磁能量束縛下,效能更加穩定。可以抵抗上萬度高溫。

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