超导体制造高效电子产品,但使它们工作所需的超低温和超高压成本高昂且难以实施。室温超导体有望改变这种状况。
罗切斯特大学的研究人员最近宣布了一种新材料,该材料在室温下是超导体,尽管在高压下,如果得到证实,这是一个令人兴奋的发展。如果这种材料或类似材料可靠地工作并且可以经济地大规模生产,它可能会彻底改变电子产品。
室温超导材料将为实际应用带来许多新的可能性,包括超高效电网、超快和节能计算机晶元,以及可用於悬浮火车和控制聚变反应堆的超强磁体。
超导体是一种可以传导直流电而不会遇到任何电阻的材料。电阻是阻碍电流流动的材料的特性。传统的超导体必须冷却到极低的温度,接近绝对零。
近几十年来,研究人员开发了所谓的高温超导体,只需将其冷却至零下 10 华氏度(零下 23 摄氏度)。
虽然比传统超导体更容易使用,但高温超导体仍然需要特殊的热设备。除了低温之外,这些材料还需要非常高的压力,比大气压力 14.6 磅/平方英寸(1 巴)高 167 万倍。
顾名思义,室温超导体不需要特殊设备来冷却。它们确实需要加压,但只需要加压到大气压的 10,000 倍左右。这种压力可以通过使用坚固的金属外壳来实现。
使用超导体的地方
超导电子是指使用超导材料实现极高水平的性能和能效的电子设备和电路,比最先进的半导体设备和电路要好几个数量级。
超导材料没有电阻,这意味着它们可以支持高电流,而不会因电阻而损失任何能量。这种效率使超导体在电力传输方面非常有吸引力。
公用事业供应商 Commonwealth Edison安装了高温超导输电线路并展示了为芝加哥北部供电的技术,试用期为一年。与传统铜线相比,升级後的超导线可以承载 200 倍的电流。
但维持当今超导体所需的低温和高压的成本使得在大多数情况下即使这种效率提高也不切实际。
因为超导体的电阻为零,如果将电流施加到超导回路中,除非回路断开,否则电流将永远持续下去。这种现象可用於制造大型永磁体的各种应用。
今天的磁共振成像机使用超导磁体来达到几特斯拉的磁场强度,这是精确成像所需要的。相比之下,地球磁场的强度或通量密度约为 50 微特斯拉。
1.5 特斯拉 MRI 机器中的超导磁体产生的磁场比地球产生的磁场强 30,000 倍。
扫描仪使用超导磁体产生磁场,使患者体内的氢原子核对齐。这个过程与无线电波相结合,产生用於 MRI 检查的组织图像。磁铁的强度直接影响 …