介绍高温超导体

超级……在一定程度上

电线的超导niobium-3锡、部分切除后低温超导体,不锈钢外套,露出内部组件。

图像由卡洛斯(查理)Sanabria /国家MagLab爱游戏提现客服

电线是铜做的,因为这是一个很好的导体的电流。但它远不完美:载流电子倾侧像弹球一样,相互抨击,而且浪费能源。事实上,在美国6%的电力是失去了电厂和目的地之间的在家里或业务由于效率低下。

这就是为什么超导体如此激动人心的:他们100%的效率因为电流通过它们与缩放零能量损失:弹球机变成一个超级高速公路!这是伟大的电费,原因之一(但不是最主要的原因…更多精彩,尽在一分钟!)我们制作和使用大量的原因超导磁体在国家MagL爱游戏提现客服ab。

但是问题是:常规超导体(如niobium-tin和niobium-titanium)操作只有在温度很低,你需要昂贵和不可再生液态氦。创建它们。这使得限制多少你可以做这些“低温”超导体。是的,他们是超级-但只有一点…非常低的温度计!

变暖趋势

超导先锋(从左到右)Heike Kamerlingh恩纳港,j . Georg Bednorz和亚历克斯·穆勒。谁将是下一个?

超导的历史可以追溯到1911年Heike Kamerlingh恩纳港发现水星的财产被冷却到−摄氏269°(−华氏452°)。

但该领域在1980年代中期一大步。这是当j . Georg Bednorz和k·亚历克斯·穆勒材料,玩一个类被其他科学家忽略,发现了一个铜氧化物超导化合物能够-238°C。

同时还很寒冷的,远比液氦温度温暖。所以它被称为迄今为止发现的第一个“高温超导体”。诺贝尔奖获得者消息暗示,科学家可能最终发现超导体,在温暖的工作(尽管仍然寒冷!)环境中实现与液氮(-196°C (-320°F),这是廉价而充足的。

你可以把这些材料(也称为高温超导或高温_c超导体)超级欺骗者导体。后发现,所有见鬼了松散随着科学家竞相寻找材料,超导温度。许多梦想的发现可以大大降低传输电力的成本。

强磁铁的大发现

的Natonal MagLab的32-tesla all-superconducting磁铁,氧,在发展。

图片:斯蒂芬Bilenky /国家MagLab爱游戏提现客服

一个高温超导应用已经是一个现实:强磁体的研究,科学家们用来研究材料、疾病、复杂分子像油和蛋白质,在许多其他领域。

事实证明,不仅高温超导材料的工作温度:他们还表现在非常高的磁场。低温同行停止工作在23日特斯拉(特斯拉是磁场强度单位),所以你不能让磁铁比使用它们。但高温超导材料可以超过两倍,甚至有可能更高。为证据,看起来没有比全国MagLab更远,一个超导磁体爱游戏提现客服世界纪录的32特斯拉预计在2017年上线。

科学家们继续寻找新的超导材料,在各种条件下(除了降低温度,增加压力可以改变材料处于超导状态)。很难跟上最新的研究在MagLab的发生应用超导中心(ASC)和其他地方。但是有一个引物对一些今天的最有前途的高温超导体,基于我们目前知道的。

铜酸盐

高密度bi - 2212丝排泄产生的宏观结构(OP)技术开发应用超导中心。

图片来源:李彼得

也被称为陶瓷、铜酸盐材料由氧气和铜层首次发现由Bednorz超导(如上所述),穆勒在1980年代中期。因为陶瓷是易碎的,科学家和工程师必须找出如何制造成电线、磁带或其他实际形状,比其他人更容易对一些化合物。

第一次BSCCO,简称钙锶铋铜氧化物——或“bisco”(与胖子押韵)。穆勒在几年内Bednorz /发现,工程师正在线,目前用于一些非常高科技传输电缆、变压器、电动机和发电机。当然,磁铁!

有不同类型的BSCCO,取决于其确切的化学成分,包括bi - 2223和bi - 2212。MagLab使用后者构建小说研究磁铁称为鸭嘴兽,一个轨迹(24-tesla)工具核磁共振研究。在其他地方,科学家们使用bi - 2223构建当前研究导致磁铁。这两种形式的超导BSCCO远高于液氮温度。高温超导体的所有类,铜酸盐继续拥有最高的转变温度,低于超导它们。

ReBCO /氧

磁光图像的3.3毫米宽氧兔子涂层导体。

图片来源:ASC

一个表弟BSCCOReBCO,另一个铜酸盐。在这种高温_c超导体、钡、铜和氧气BSCCO是加入了一个稀土元素(因此“重新”)。一个变化是氧Y为稀土元素钇站。与行业合作伙伴,MagLab科学家和工程师已经做了广泛的研究和发展ReBCO和氧,它的转变温度是-181摄氏度。MagLab工程师们开发了一种windable磁带的氧和使用它的磁铁打破了世界记录在2017年一个高温超导线圈的操作在一个轨迹电阻磁铁。

在另一个小说MagLab磁铁氧使用。将粉碎最强的超导磁体的现有世界纪录2017年完成时,32-tesla磁铁将有大约6英里的氧磁带。像鸭嘴兽,结合高温和低温超导磁体线圈。氧也是目前使用在许多应用程序中,包括输电电缆、电机、发电机、轴承和微波滤波器的手机发射塔。

硼化

C-doped MgB₂纳米晶体。

图片来源:李彼得/国家MagLab爱游戏提现客服

二硼化镁(MgB₂)被发现在2001年高Tc超导体。它实际上在低温和高温超导体之间。它似乎工作,至少在某种程度上,就像一个低温超导体:通过一个被称为现象库伯对。(相比之下,科学家们还不了解背后的机制最高温超导体——但是他们知道这不是库伯对!)然而,MgB₂仍然比其低温超导温度升高时表亲可以管理(它的临界温度是-234摄氏度)。

MgB之一₂最大的优势是它的低价格。在欧洲核子研究中心的科学家已经证明,当冷,这是一个杰出的指挥家,结果表明它可以用于长途运输。

“MgB₂说:“便宜、丰富和轻量级工程学教授埃里克·赫尔斯研究高温_c在ASC超导体。”属性的组合,可能会有一个特殊的细分市场的潜在应用。”

铁基超导体

断裂表面LaFeAs-OF样本中使用激光扫描共焦图像成像。

图片来源:ASC

也叫做ferropnictides,铁基超导体(IBSCs)是含铁化合物是相对新手高Tc家族。他们功能层的铁和磷族元素化物,如砷、磷。他们发现2008年之际,对许多人来说,一个惊喜,因为铁被视为与超导不相容。原来不是,IBSCs有属性有助于把他们变成载流导线。他们也有一个受人尊敬的转变温度(尽管不是高达铜酸盐)。

科学家们一直在积极研究IBSCs。推动他们的工作的一个问题是同一个问题问科学家研究其他高温超导体:他们如何工作?而几十年前科学家们就知道低温超导体如何(这工作介绍超导解释),他们还不了解背后的高温超导体。有一个解释,还是每个家庭高温超导材料的工作是出于不同的原因吗?

物理学家们都在努力解开这些谜团。他们的工作是为更强的磁铁和研究铺平了道路,有一天,可以彻底改变电是如何传播给我们的家庭,工厂和企业。

故事由克里斯汀科因