超导材料的应用

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1、超导材料的应用超导技术在军事方面的丿应川超导技术是研究物质在超导状态下的性质、功能以及超导材料、超导器件的研制、开发和应用的技术。某些物质在温度降低到一泄值时电阻会完全消失，这种现象称为超导电性。具有超导电性的物质称为超导材料或超导体。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温屆导材料和冇机屆导材料等。超导技术的开发和应用对国民经济、军事技术、科学实验与医疗卫生等具有重大价值。超导体的发现颇为不易。一个世纪来，超导体的研究使4位科学家先后获诺贝尔奖。1911年荷兰莱顿大学实验物理学教授卡麦林・昂尼斯发现汞的电阻在接近绝对零度的低温时急剧下

2、降以致完全消失，并在1913年一篇论文中首次提到“超导电性”一词。由于这一成就，昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。19睨年，徳国物理学家边斯纳等人乂发现，超导材料的温度低于临界温度而进入超导态之后，其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。1962年英国剑桥大学研究生约瑟夫森提岀，夹有薄绝缘层的两块超导体之间，即使不加电压也叮通过一定数值的直流隧道电流。这一现象称为“约瑟夫森效应”。他也因此获得1973年度诺贝尔物理奖。超导技术可应用于能源、信息、交通、环保、化工、科学仪器、医疗技术、国防军工等诸多领域，前景十分广阔。高温

3、超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电了学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。前景广阔的超导兵器。超导技术应用收效最快的是超导电动机和发电机，其特点是体积小、重量轻、能耗小、效率高，可用作舰船、坦克、飞机有效而灵活的推进系统。超导舰艇20世纪70年代以來，美、英、日等国积极开展超导技术在海军舰艇方面应用的研究，并已初见成效。美国试制了5.5兆乩的超导驱动系统，英国研制了480千

4、乩的超导电磁力推进装置，口本已制成了超导船。现在国际上已有3艘超导电磁推进船试验成功。超导电磁力推进装置是按照电磁原理设计的。在舰艇上安装电磁铁，在磁场和电流的相互作用下，海水向后运动。在海水的反作用力下，舰艇将获得向前的推力。超导舰艇既不需要发动机，也不需螺旋桨，能有效地消除噪音、降低红外辐射，从而大大提高生存能力和快速机动的突防能力。超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机，对提高飞机的作战性能起着至关重要的作用。磁流体发电是一种高效发电方式，随着超导技术的不断突破，为大容量、小型化磁流体发电机的研制提供了条件。这种超导发电机实用化

5、后，飞机对用它作能源，为空屮指挥所和预警飞机的人型雷达、人型计算机、各种通信设备等非常耗电的装备提供动力。预计这种机载人功率超导发电机将是超导技术在军事上最先得到应用的项R乙一。超导坦克最近，美国陆军设想了-•种外廓尺寸和Ml坦克相似的超导坦克，即电磁坦克。这种坦克为无炮塔式结构，战斗全重45吨，主要武器为105毫米电磁炮，弹丸基数为80发，装弹采用H动装置，电磁炮的电源由6台超导线圈制成的单极发动机提供，车体中部的两侧为液氮容器，盛冇冷却超导电感线圈的液氮。高温超导体的出现，也给坦克的高技术化开辟了一条新途径。电磁炮的应用，必将使陆

6、战王如虎添翼。利用超导材料“约瑟夫森效应”制成的仪器设备，具有灵放度高、噪声低、响应速度快和能耗小等特点，在军事侦察、通信、电子对抗和指挥等方面，都大有用武Z地。军事超导有线电通信利用超导电线可以实现远距离、大容量通信。研究试验表明，超导电线传输信息的速度，比光纤系统快得多，可以传输儿万亿分Z-秒的脉冲。科学家们预言，未来高温屆导的远距离通信的容量将比光缆人几百倍，能够每秒传输相当于1000部大英百科全书的信息量。同时，超导电线因为无损耗，可以省去每3〜4千米就要设置的放人器。军川超导无线电通信利川超导材料制作无线电发射机和接收机，不

7、仅灵敏度高、带宽宽，而H可减小天线的尺寸和重量，提高系统的生存能力。英国们明翰大学制成的世界上第一台超导无线电发射机，其发射距离与常规发射机相比增大10倍。超导材料也是制造通信卫星的理想材料，它对以提高信息处理速度，并对使频率响应时间缩短一半。利用超导材料制造卫星天线，其效率可捉高90%。军事指挥和控制现代军事指挥和武器控制，需耍高速地处理大量信息。采用具有零电阻特性的超导材料制作计算机，由于功耗减小，电路产生的热量可以忽略不计，运算速度大大提高，而且体积和重量可大幅减小。口本富士通公司研制成功的4位超导微处理机，与采用神化稼技术的同

8、类处理机和比，速度快10倍，功耗只冇后者的1/500。据称，若采用超导材料制作计算机，冃前的亿次巨型计算机可制成只有微型个人计算机那么人。这种微型高速计算机的应用，必将人人提高军事指挥效率，同时也町提高武器制导系统的性能