超导陶瓷之七

由于超导陶瓷具有许多优良的特性，如完全的导电性和完全的抗磁性，因此、高温超导材料的研制成功与实用，将会对人类社会的生产、对物质结构的认识等各个方面产生重大的影响，可能会带来许多学科领域的革命。因此，世界各国都投入了大量的人力物力进行研究。

高温超导陶瓷的应用有下面几个方面。

1.在电力系统方面

（1)输配电

根据超导陶瓷的零电阻的特性，可以无损耗地远距离输送极大的电流和功率。而现在的电缆和变压器的介质损耗往往占传输电能的20%。

（2)超导线圈

能制成超导储能线圈，用其制成的储能设备可以长期无损耗地储存能量，而且直接储存电磁能，不必进行能量转换，对电力传输系统进行的冲击负荷能跟踪调节，对高峰负荷进行调平。

（3)超导发电机

由于超导陶瓷的电阻为零，电流密度可达（7~10)x10^5A/c㎡,而且不需要铁芯，因而没有热损耗，可以制造大容量、高效率的超导发电机及磁流体发电机、旋转电机等。

2. 在交通运输方面

（1)制造超导磁悬浮列车

由于超导陶瓷的强抗磁性，磁悬浮列车没有车轮，靠磁力在铁轨上“漂浮”滑行，速度高，运行平稳，安全可靠。

（2)超导电磁推进器和空间推进系统

例如船舶电磁推进装置。其推进原理是：在船体内部，安装一个超导磁体，于海水中产生强大的磁场。同时，在船体侧面放一电极，在海水中产生了强大的电流，在船尾后的海水中，磁力线和电流发生交互作用，海水在后面对船体产生了强大的推动力。

3. 在选矿和探矿方面

在矿冶方面，由于一切物质都具有抗磁性或顺磁性，因此，可以利用超导体进行选矿和探等。

4.在环保和医药方面

在环保方面可以利用超导体对造纸厂、石油化工厂等排放的废水进行净化处理。

在医药卫生方面，生物体大都具有抗磁性，少数是顺磁性，还有极少数是强磁性，可以利用超导体作废水处理，以去除细菌、病毒、重金属等毒物。医学上可把磁分离用于将红血球从血浆中分离出来。此外，由于某些细菌，如白葡萄球菌及癌细胞，在强磁场中生长受抑制，因此，正在研究用低频交变强磁场配合药物加热病灶，从而导致癌细胞被杀死。

5.在高能核实验和热核聚变方面

利用超导体的强磁场，使粒子加速以获得高能粒子，以及利用超导体制造探测粒子运动径迹的仪器。

核聚变是一种获得巨大能源的新技术。但是受控热核反应必须具有下列条件：①氘与氚必须加热到3x(10^7~10^8)K;②满足劳逊判据－等离子体密度n与能量约束时间τ的乘积大于10^14S/c㎡,这就需要用容积达数10m3,磁化强度可达1x10^8A/m的大型磁场把高温氘、氚等离子体约束在很小的空间才行，这只有使用大体积高强度超导磁体。美国加州大学劳伦斯利弗莫尔实验室已制成600t大型NbTi磁镜核聚变实验装置MFTF,其储能约3000MJ。

6.在电子工程方面

（1)利用超导体的如约瑟夫逊效应提高电子计算机的运行速度和缩小体积。约瑟夫逊隧道结的开关时间为10^(-12)s,超高速开关时产生的热量仅为10^(-6)W,功耗很小，其运算速度比硅晶体管快50倍，产生的热量仅为其1/1000以下。将其高度集成化，研制超小型、超高性能的计算机是高温超导陶瓷应用研究的重要内容。

（2)制成超导体的器件，如超导二极管，超导量子干涉器，超导结型晶体管，超导场效应晶体管，超导磁通量子器件等。

当然高温超导陶瓷的应用还远不止上面这些，随着高温超导体的研究开发和实用，其应用范围还会不断扩大，那时将出现新的工业革命。