导电材料由于电阻的存在,在输电过程中会不断消耗电能,尤其是远距离电能传输,造成极大的能源浪费,这个问题一直困扰着各国学者。找到一种材料电阻很小甚至没有电阻代替现有的导电材料以减少输电损耗一直是各国科学家们梦寐以求的愿望。通常来说,导体的电阻随温度的降低而降低,所以人们致力于寻找一个低温环境,获得小电阻的导体。1908年莱顿实验室成功制得液氦,获得4.25K的低温,这一技术促进了超导技术的发展。在此之后的3年,荷兰物理学家昂纳斯发现当温度降到4.2K时,汞的电阻突然消失,这就意味着电流流经导体时没有热损耗,这一发现震动全世界,掀起了超导研究的一股热潮,昂纳斯也因此获得1913年诺贝尔奖,并将在一定温度条件下电阻突然消失的现象称之为“超导”,处于超导状态的导体称之为“超导体”,具有这一性质的材料称为超导材料。
一、超导材料的发展
自昂纳斯发现汞的超导特性之后,越来越多的超导材料进入人们视野,人们发现元素周期表中的很多材料都具有超导性,很长一段时间内科学家们把元素、合金、过渡金属碳化物以及氮化物作为超导材料的研究对象,直到1985年金属间化合物铌锡超导滤波器
滤波器是无线电接收装置的关键器件,起着提取、分离或抑制电信号的作用。伴随使用频段的扩展,设备间的干扰日趋严重,因此如何减少信号干扰,保证接收信号质量是无线电接收装置的核心所在。常规滤波器由于采用金属电阻,总避免不了噪音的存在,产生一定的衰耗,达不到理想的滤波性能。随着高温超导技术的发展,用高温超导体做滤波器,由于超导态时电阻为零,极大限度地减小热噪音,大大提高信噪比,可用于电视机、收音机、手机等设备,所接收的信号更清晰,音质更好。2010年,我国成功研制出超导临界转变温度为77K的高温超导滤波器,打破一直依靠进口的局势。目前已开始用于CDMA无线基站中,提高网络信号的质量及数据传输速率。
2.完全抗磁性
超导材料除具有零电阻的特性外,还具有完全抗磁性,即当导体处在超导状态时,内部的磁感应强度为零,原来存在于体内的磁场也被排挤出去。超导体的这一特性是荷兰物理学家于1933年发现,后将这一现象定义为“迈斯纳效应”。最典型的一个应用就是超导磁悬浮列车。
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