高温超导的应用
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发布时间：2022-04-20 03:43
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时间：2023-10-07 15:53
20世纪 80年代后期高温超导的发现,在全球掀起了一股“超导热 ” 。经过 20多年的研究发展，我国高温超导技术在超导材料技术、 超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。
在众多领域中 ,超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展 ,使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、 通信、 高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往 ,具有重要的战略意义。我国在铋系带材、 钇系大面积双面薄膜、 钇系新型涂层带材、 钇系准单畴块材和高温超导电缆等方面 ,其技术发展水平与国际水平相当或相近 ,某些方面甚至处于国际领先水平。
1，现在研究中的磁悬浮列车的材料就是应用磁场强、体积小、重量轻的超导磁体。磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”。 列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。
2，此外在受控热核反应装置、回旋加速器等中都具有巨大的应用价值。
利用超导隧道效应，可以制造具有高灵敏的电磁信号探测元件和用于高速运行的计算机元件，可以制造出超导量子干涉磁强计，能测出脑磁图和心磁图，这对人的大脑活动具有重大的意义。也可以应用超导体于微波器件中，这对通信的质量的提高也具有重大的应用价值，通信质量的提高将会提高的人们生活水平，改善现在的生活现状。
3，在军事工业中，超导技术也可以发挥其特有的作用，超导扫雷具就是其中之一。超导扫雷具的工作原理是：超导扫雷具模拟舰船磁场特性，采用两根大电流电缆在海水中形成电极，并与海水组成闭合电路产生磁场，或者在船上安装一个电磁体产生磁场，从而得以将磁水雷引爆。
4，超导材料在强电、弱电方面的应用也具有很大的空间。在强电方面如高能物理受控热核反应、核磁共振等方面的应用，还有一些物理研究需要很强的磁场，一些特殊的设备都需要超导磁体。核磁共振成像仪就是一个实例。其基本原理：原子核带有正电，并进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号，称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管软组织很容易分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。在弱电方面，由于约瑟夫森效应可以得到精确度高的电压值，在电压计量工作中具有重要意义：超导量子干涉仪（SQUID）的发明也是一个重要的应用，其具有高的磁测量灵敏度，在磁学中意义重大。
