Что такое сверхпроводник?

Сверхпроводника это вещество, которое проводит электрический ток с нулевым сопротивлением. Superconduction является фазового состояния (например, жидкого и твердого состояния воды); как таковое, оно зависит от температуры среди других переменных. Температура, где происходит переход является критической температуры (ТК). В 1911 г., Х. Kammerlingh Onnes обнаружили сверхпроводимость работает над ртутью.

Сверхпроводниках, классифицируются как тип I или тип II в зависимости от их перехода поведение. В тип I, сопротивление падает до нуля, когда внезапно Tc достигается; тип II сверхпроводников проводить смешанные области сверхпроводника и не сверхпроводник поведение.

Некоторые характеристики сверхпроводников:

Электрические проводимости означает потери энергии из-за сопротивления материала. Энергии выбрасывается в качестве тепла. Основными нежелательными последствиями являются необходимость постоянного обеспечения энергии для поддержания текущих и поджог возможного проведения средствами массовой информации. Тока в нормальных металлическое кольцо будет упадок быстро, если сверхпроводящего кольца, то оно будет показываться вечное движение (распад константа в течение миллиардов лет!). См. "Что такое кольцевой сверхпроводник, используемых для"? для получения более подробной информации.

Исследования в области сверхпроводников является горячим области. Новая сверхпроводящих материалов, найденных в регулярной основе, и ее технологические применения безграничны. Новые открытия силу обзор различных теорий и принято оно, в настоящее время явление не вполне понятна.

Магнитные свойства сверхпроводника

Даже тогда, когда последние исследования отбрасываются diamagnetism как обобщенной собственностью, это очень хорошо документирована собственности большинства сверхпроводников, и оно является одним из путей достижения магнитной подушке.

Мейснер эффект: В 1933 году Вальтер Мейснер и Роберт Ochsenfeld обнаружил, что сверхпроводящие материалы будут отражения магнитного поля. Если магнит движется вблизи проводника, электромагнитные токи, индуцированной в дирижера. Это принцип в основе электрических генераторов. Если сверхпроводник используется вместо того, индуцированные токи точно зеркало местах нанесения магнит быть отброшены. Магнит может фактически levitate более сверхпроводящих материалов.

Мейснер эффект был отвергнута как общее имущество в 1997 году, когда сплава золота и индия был признан как сверхпроводник и природный магнит в самом ближайшем температуры абсолютного нуля. С тех пор другие соединения были обнаружены с той же собственности.

Тип I сверхпроводниках

Они характеризуются очень резким переходом к сверхпроводящего состояния и совершенства diamagnetism (способность к отражению магнитного поля полностью). Проводимости кривой против температуры при постоянном давлении показывает снижение с нормальной температуры до критической температуры перехода (известное как КЛ), ниже которого проводимость равна нулю (в пределах экспериментальных ошибок). Критическая температура, как правило, очень низкий (0-5 K), будучи Свинец (Pb) выше, одна с 7,196 К.

Тридцать материалы находятся в этой группе. Они металлов и металлоидов, которые показывают некоторые проводимость при комнатной температуре. Лучшие металлических проводников (медь, серебро и золото), не между тип I сверхпроводников.

Материал Т.ц.
Быть 0
Rh 0
З 0,015
Ir 0,1
Лу 0,1
La 6,00
Hf 0,1
Ru 0,5
Os 0,7
Пн 0,92
Zr 0,546
Pb 7,193
Cd 0,56
U 0,2
Ti 0,39
Zn 0,85
Га 1,083
Т.ц. 7,77
Аль 1,2
Па 1,4
Чт 1,4
Re 1,4
Tl 2,39
Nb 9,46
В 3,408
Sn 3,722
Hg 4,153
Та 4,47
V 5,38

Принимаем объяснение дает теория BCS.

BCS Теория: молекулярном колебания в решетке замедлится, когда температура идет вниз, ниже критической температуры это отсутствие движения позволяет поток электронов без каких-либо препятствий, которые переводит в сверхпроводимости. Интересный фактор этой теории является появление Купера пар (электроны двигаться вместе в парах).

Купер пары: Вибрационные в решетке настолько мала, что наличие электронов на самом деле влияет на позиции вокруг ядер. Один перехода электрона производит волновой эффект в решетке, которые будут в движение движение электрона второго сцепления им обоим через обмен фононной (квантов энергии колебаний решетки). Эти две формы электронов Купер паре. Пары будут локализованы в импульсном (тот же импульс масштаба, но движется в противоположном направлении) и unlocalized в космосе (они могут быть пространственно кроме до 100 нанометров, когда расстояние между двумя последовательными ядер 0.1-0.4 нм). Электроны "фермионов" (то есть они являются электрически заряженных и как таковые они отражения друг друга), но в рамках государственной сверхпроводника они ведут себя как страдания перехода к основным государством, которое доступна только бозоны (частицы без электрического заряда, нейтроны являются bosoms) . Решение этой "проблемы" является создание Купер пар; сочетании пары электронов ведет себя как бозон. Экспериментальное подтверждение взаимодействия с решеткой была предоставлена изотопа влияет на температуру сверхпроводящего перехода.

Тип II сверхпроводниках

Тип II сверхпроводников показывают постепенный переход от нормального к сверхпроводящего состояния в регионе "смешанного государства" поведение. Тип II сверхпроводников, также известен как жесткий сверхпроводников и решетчатой конструкции играет жизненно важную роль в данном случае. Существует нет полной модели объяснить тип II сверхпроводников в путь БКШ теория объясняет Тип I. Некоторые тип II сверхпроводников показать выше критических температур сделать техники жизнеспособной. Другие могут поддерживать состояние сверхпроводник в очень высоком применения магнитного поля. Есть также те, которые находятся в диапазоне от типа ТС и я поддержал магнитных полей.

Из-за смешанного района, некоторые проникновения внешнего магнитного поля (B) на ее поверхности, будет разрешено. Как следствие, новые явления, как mesoscopic сверхпроводящих "полосками" и "поток-решетки вихрей" можно наблюдать. Это частичное проникновение дает применяются магнитные поля власти нарушить состояние сверхпроводимости (критическое магнитное поле до н.э.). В тип II сверхпроводников, температура и применяются магнитные поля будут основные переменные фазы диаграммы.

Первый тип II сверхпроводника, сплав свинца и висмута, была создана в 1930 году В. де Хаас и Дж. Voogd. Ее сверхпроводящие свойства были не наблюдалось до тех пор, пока Мейснер эффект был обнаружен. На сегодняшний день наивысший Tc, полученные при комнатной давление 138 K для стехиометрический материала (формируются по формуле) и 150K для патентно-до материала, который не образует stoichiometrically.

Различные соединения семей показали, иметь тип II сверхпроводящими свойствами; краткую классификацию следующим образом:

Сверхпроводниках и технике

Магнитной подушке: Мейснер Влияние на керамических сверхпроводниках используется держать поездов Парящий. Магнитные Парящий поезда могут двигаться со скоростью около 400 км / ч. Даже тогда, когда технология является полностью разработаны, экономических и экологических вопросов, которые задержали ее обобщенных использования. См. также:

Сверхпроводящие линий: В Brookhaven National Laboratory, прототип сверхпроводящих линий перевозок 1000 МВт мощности в корпус диаметром 40 сантиметров. Если масштаб проблемы не возникнет можно будет перевозить полный вывод электростанции только с одной линии. Сверхпроводящие линии позволит сэкономить 10% -15% энергии, сумма, как правило, распылены в ЛЭП. Проблема должна быть решена еще заключается в том, что сверхпроводники, которые могут быть в виде проволоки до сих пор нуждаются в охлажденном жидким гелием (очень дорого). Верховный Tc сверхпроводников трудно и не может быть в форме на провода.

Электроника промышленности: МСКЗ Международные и сверхпроводник технологий в настоящее время предлагает ультра-высокопроизводительные фильтры на основе сверхпроводящих проводов. Имея почти нулевого сопротивления, даже на высоких частотах, намного больше этапов фильтр может быть применен для получения желаемой частотой. Это полезно в сотовой индустрии в частности.

Компьютеры:

Военных целях:

Некоторые интересные приложения появляются в области сверхпроводящих магнитов. См. "Что такое кольцевой сверхпроводник, используемых для"? для получения более подробной информации.




Закладка Что такое сверхпроводник?

Последнее в дневниках


Copyright 2008 Tech-FAQ. Все права защищены.