现代科学技术导论(第四版）全书课件电子教案汇总.ppt

　 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。 超导导线(含2120根微米直径的铌钛合金纤维) 电缆芯、低温容器、终端和冷却系统四个部分。高温超导电缆的国际市场在2010年左右可望达到15亿美元 铋系高温超导直流电缆 超导输电线路 超导变压器 超导电机 超导限流器 超导限流器是利用超导体的超导/正常态转变特性，有效限制电力系统故障短路电流，能够快速和有效地达到限流作用的一种电力设备。作用：1.增强电力系统的安全性；2.?增加电力系统的可靠性；3.?提高电力质量；4.?能够与现有的电力系统保护设施兼容；5.?通过调节允许的电流峰值增加电力系统的灵活性；6.?减少电力系统线路中的断路器和熔断器的使用，延缓电力设备的更新以降低成本；7. ?提高系统的运行容量。 专家们预言，就高温超导体在电力系统中的应用而言，最先得到实际应用的将可能是超导限流器。并预计，超导限流器的国际市场在2010年左右将可望达到35亿美元 超导储能装置 超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施。一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统几个部件组成。 优点： 1.?可长期无损耗地储存能量，其转换效率可达95%； 2.可通过采用电力电子器件的变流器实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）；3.?由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，可建成所需的大功率和大能量系统；4.?除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长；5.在建造时不受地点限制，维护简单、污染小。 超导储能 高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热正是超大规模集成电路面临的难题。如果超大规模集成电路中元件之间的互连线用零电阻或接近零电阻的、不发热或仅微发热的超导器件来制作，则不存在散热问题，亦更能提高计算机的运算速度。此外，也有人考虑用半导体和超导体来制造晶体管（目前正在探索之中），或完全用超导体来制作晶体管（目前这一工作还处在最基础的研究阶段，能否制造出可以工作的器件还有待观察）。 超导计算机 由超导约瑟夫森(Josephson)结制成的超导量子干涉器(SQUID)磁强计是极其灵敏的磁场探测仪器，它可以分辨相当于十亿分一的地磁场变化，广泛用于科学研究、生物磁(脑磁、心磁)、无损探伤及大地电磁测量等领域。是高温超导体最早走向实用化的领域之一。利用超导材料做成的探矿仪器，装在飞机甚至卫星上，可以大面积地探测某些矿藏的分布。北京大学物理系和中科院物理所经过几年的努力，已研制成功工作于液氮温度的高温SQUID，该仪器的性能指标已满足实际应用的要求。1998年我国的几家单位与德国的科学工作者成功地进行了大地测量用SQUID磁强计系统的野外实验。证明了目前研制成功的高温SQUID系统已经成熟，伴随着数据处理软件的完善和仪器操作系统的进一步简化，高温SQUID将可能逐步取代瞬变电磁法大地电磁测量的感应探头，并得到较大范围的应用。高温超导(HTS)SQUID另一项引人注目的课题是HTS扫描SQUID显微镜。美国Neocera公司正研制和销售这种系统。 超导量子干涉器(SQUID) 利用高温超导体制作的微波无源器件在几年内将会有实际应用。随着制备技术的进步，利用高温超导体也可制作某些微波有源器件。超导天线、超导谐振腔等也会开始应用。高温超导体在微波技术上的应用估计会首先在卫星通信和军事技术上实现。例如热电子测热辐射电阻(HEB)混频器。 高温超导有源微波器件的一项新进展是用YBCO研制热电子测热辐射电阻(HEB)混频器。工作在4K的Nb-HEB与通常的隧道结混频器相比是很有竞争力的，因为它不受超导能隙所规定的截止频率的限制。YBCO-HEB目前虽然还处于初步的研究阶段，但在60--80K的温度范围内有可能提供灵敏的、所需本振频率很小的超外差探测器。这种HEB采用极薄(10---20nm)的YBCO膜制备的，图形尺寸在深亚微米的量级。近几年我国开展了多种超导微波器件的研究，制成的超导滤波器、超导天线、迟延线、振荡器、超导结型混频器等器件都具有国际先进水平。 制作微波器件 超导磁悬浮列车-零高度的飞行器 　 超导材料的另一重要特征是具有完全的抗磁性。若把超导材料放在一块永久磁体之上，由于磁体的磁力不能穿过超导体，磁体和超导体之间就会产生斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超