超導材料處理污水

⑴ 超導技術可以應用在未來哪些領域

由於超導技術的神奇特性，人們普遍對超導的應用寄予厚望。下面，我們就來看看兩個已經接近成熟的超導應用實例。

超導磁懸浮列車

普通火車由於車輪與車軌之間存在著摩擦力，最高時速不可能超過300千米。於是，人們設想製造一種不靠車輪行駛的列車。就是說，列車行駛時不與車軌接觸，而是浮在車軌上，只與空氣摩擦，這樣受到的阻力就小得多了，列車自然也就能跑得更快。現在這一設想已經實現了。人們利用超導磁體產生磁場，使它與另一磁場產生斥力，而這種斥力又使列車懸浮起來並且推動列車前進。這樣一種沒有車輪的新型列車誕生了，這種列車就是「超導磁懸浮列車」，時速可達到300千米以上，甚至達到500千米，這個速度都快趕上現在飛機的速度了。超導磁懸浮列車的乘客不會感到列車的顛簸，也不會聽到車輪與鐵軌的撞擊聲。它將是陸地上理想而舒適的交通工具。

超導材料與原子能

今天，我們生產和生活使用的能源種類雖然多，但主要還是來源於石油、煤炭、天然氣一類的礦物能源。地球上的礦物能源是有限的，而且不能再生，用一點就少一點。為了保證未來人類的能源供應，人們正在設法利用核聚變的巨大能量。要實現這個願望，必須用強大的磁場把上億度的高溫等離子體約束在一定的區域，這是受控核聚變研究的一個關鍵問題。物理學家認為，高溫超導體將給未來的研究工作注入新的活力，幫助人們降伏受控核聚變，使之成為造福子孫萬代的用之不竭的能源。

磁懸浮列車

新一代電子器件——超導晶元

有人把超導晶元稱為繼電子管、晶體管之後的第三代電子器件。美國的法里斯在1987年研製出一種示波器，這是第一台採用超導器件的儀器。如果將超導晶元應用於計算機，運算速度可提高1 000倍。

超導技術是物理學的一項重大成就。它為人類展現出一個應用廣泛、潛力巨大的新的技術領域。超導技術的日益成熟及其廣泛運用，將使21世紀更加異彩紛呈。

⑵ 超導有什麼作用

超導技術的主體是超導材料，就是沒有電阻、或電阻極小的導電材料，電能在流經過程中幾乎不會損失。
實現超導常須將導體下降至一定溫度（起碼零下一百多攝氏度），電阻才突然趨近於零。具有這種特性的材料稱為超導材料。近年來，隨看材料科學的發展，超導材料的性能不斷優化，實現超導的臨界溫度在提高。 目前科學家雖已合成出在室溫下具有超導性能的復合材料，但這還僅限於實驗室中。至於它的應用前景（作用），具代表性的有以下幾方面：
（1）超導無電阻無損耗首先被想到用於長途輸電線路中，但目前不可能，因為這不是一般的導線且需要降溫。
（2）接著被想到的是用於大容量的電氣設備中，如超導大容量發電機，發電機線圈超導無電阻無損耗，發電效率極高，功率更大。
（3）還有就是應用到需要產生強磁的裝置中，如磁力懸浮列車，核磁共振裝置等。因為強磁的產生依賴於電磁線圈中的大電流。超導線圈就有超大電流，產生超強磁場。
其實第（2）、（3）點才是今後超導技術應用的突破點。
望採納。

⑶ 超導磁分離技術的應用范圍

採用這種「磁種子」材料對造紙廠廢水處理實驗表明經磁分離處理的集水池廢水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超過90%，凈化效果良好。
另一個技術創新點是採用製冷機直接冷卻超導磁體，從而擺脫超導磁體採用昂貴液氦的束縛，這樣將使得超導磁分離污水處理系統可以方便地用於缺少液氦的地區，特別適合於規模小、分散的中小企業。
工業廢水處理方法主要有化學法和生物化學法。然而，實用的化學法和生物化學法存在投資大、運行成本高、反應時間長、佔地面積大、效率低、能耗高等問題。對於小型造紙廠廢水處理，這些問題更加突出。
因此開展新型、高效、低成本超導磁分離工業廢水處理技術的研究對我國節能減排具有重要意義，是未來極具潛在應用價值的技術。

⑷ 超導磁分離技術的歷史研究

採用超導磁體分離礦石、煤、高嶺土等固體物質中磁性雜質在國內外已得到廣泛應用，但用於廢水分離凈化尚少涉及。主要原因是對於廢水中的有機、無機污染物，由於這些污染物本身沒有磁性，靠磁場產生的磁吸引力無法分離。
2005年日本大阪大學Nshijima研究組最早開始超導磁分離污水處理研究，並建立了示範裝置，用於分離造紙廠污水，分離後污水COD(化學需氧值)可由起始的110mg/L，降到25mg/L，去除率近80%。他們採用的是預先在污水中添加Fe3O4「磁種子」顆粒和聚氯化鋁絮凝劑，絮凝劑將污水中有害物質和Fe3O4磁性顆粒一起絮凝，這樣通過超導磁體吸引分離。
盡管分離效果很好，但由於還需加入有機絮凝劑，沒有完全擺脫因有機絮凝劑的加入帶來的二次污染，此外超導磁體冷卻採用的是液氦浸泡冷卻。
中科院理化所的工作克服了以上難題，在磁種子材料和超導磁體冷卻技術上取得創新進展。採用等離子有機覆膜技術在Fe3O4磁性顆粒表面生長帶活性基團的有機薄膜，這層納米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有機物、無機離子，代替了有機絮凝劑的加入，而且由於有機膜與Fe3O4有很強的結合力，使得這種新型復合「磁種子」材料可以重復使用，較單純的Fe3O4磁種子材料有明顯優勢。

⑸ 超導體是什麼，用途有哪些

指在某一溫度下，電阻為零的導體。

⑹ 關於超導體和納米材料的相關知識

納米材料
納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米材料是指由尺寸小於100nm(0.1-100nm)的超精細顆粒構成的材料的總稱。由於納米尺寸的物質具有突出的表面效應、小尺寸效應和量子限域效應，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能，因而納米材料具有異於普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。
納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢
納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。
2國際動態和發展戰略
1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。
3國內研究進展
我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。
4 納米產業發展趨勢
（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。
（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」
納米材料的用途很廣，主要用途有：
醫葯 使用納米技術能使葯品生產過程越來越精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的葯品。納米材料粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。
家電 用納米材料製成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調外殼里的抗菌除味塑料。
環境保護 環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染，並能夠對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
紡織工業 在合成纖維樹脂中添迦納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用於製造抗菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
機械工業 採用納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面納米粉塗層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。
為推進我國功能納米材料的產業化進程，中國商品交易中心和中國科學院化學研究所共同組建了北京中商世紀納米技術有限公司，該公司將以中國科學院化學研究所功能納米界面材料研究組為技術依託，致力於功能納米界面材料技術與開發與推廣。

超導技術
超導技術的主體是超導材料。簡而言之，超導材料就是沒有電阻、或電阻極小的導電材料。超導材料最獨特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會損失：近年來，隨看材料科學的發展，超導材料的性能不斷優化，實現超導的臨界溫度越來越高。20世紀末，科學家合成了在室溫下具有超導性能的復合材料，室溫超導材料的研製成功使超導的實際應用成為可能。
超導是指某些物體當溫度下降至一定溫度時，電阻突然趨近於零的現象。具有這種特性的材料稱為超導材料。
超導體由正常態轉變為超導態的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫度) 因為這個溫度很低,在絕對零度附近.因而目前為止,應用不是很廣泛.但是科學家在研究高溫超導,如果研究成功,用這種材料導電時不損耗電能,不產生熱量.可以節約能源!
1911年荷蘭物理學家Onnes發現汞（水銀）在4.2k附近電阻突然下降為零，他把這種零電阻現象稱為超導電性。圖5-13示出了汞的電阻隨溫度變化的關系。
汞的電阻突然消失時的溫度稱為轉變溫度或臨界溫度，常用Tc表示。

在一定溫度下具有超導電性的物體稱為超導體。金屬汞是超導體。進一步研究發現元素周期表中共有26種金屬具有超導電性，它們的轉變溫度Tc列於表5-6。從表中可以看到，單個金屬的超導轉變溫度都很低，沒有應用價值。因此，人們逐漸轉向研究金屬合金的超導電性。表5-7列出一些超導合金的轉變溫度，其中Nb3Ge的轉變溫度為23.2K，這在70年代算是最高轉變溫度超導體了。當超導體顯示導材料都是在極低溫下才能進入超導態，假如沒有低溫技術發展作為後盾，就發現不了超導電性，無法設想超導材料。這里又一次看到材料發展與科學技術互相促進的關系。
低溫超導材料要用液氦做致冷劑才能呈現超導態，因此在應用上受到很大的限制。人們迫切希望找到高溫超導體，在徘徊了幾十年後，終於在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller發現他們研製的La-Ba-CuO混合金屬氧化物具有超導電性，轉變溫度為35K。這是超導材料研究上的一次重大突破，打開了混合金屬氧化物超導體的研究方向。接著中、美科學家發現Y-Ba-CuO混合金屬氧化物在90K具有超導電性，這類超導氧化物的轉變溫度已高於液氮溫度（77K），高溫超導材料研究獲得重大進展。一連串激動人心的發現在世界上掀起了「超導熱」。目前新的超導氧化物系列不斷涌現，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它們的超導轉變溫度超過了120K。高溫超導體的研究方興未艾，人們殷切地期待著室溫超導材料的出現。
人們發現C60與鹼金屬作用能形成AxC60(A代表鉀、銣、銫等)，它們都是超導體，超導轉變溫度列於表5-8。從表中數據看到，大多數AxC60超導體的轉變溫度比金屬合金超導體高。金屬氧化物超導體是無機超導體，它們都是層狀結構，屬二維超導。而AxC60則是有機超導體，它們是球狀結構，屬三維超導。因此AxC60這類超導體是很有發展前途的超導材料。
超導研究引起各國的重視，一旦室溫超導體達到實用化、工業化，將對現代文明社會中的科學技術產生深刻的影響。下面簡單介紹超導體的一些應用。
（1）用超導材料輸電發電站通過漫長的輸電線向用戶送電。由於電線存在電阻，使電流通過輸電線時電能被消耗一部分，如果用超導材料做成超導電纜用於輸電，那麼在輸電線路上的損耗將降為零。
（2）超導發電機製造大容量發電機，關鍵部件是線圈和磁體。由於導線存在電阻，造成線圈嚴重發熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導材料製造超導發電機，線圈是由無電阻的超導材料繞制的，根本不會發熱，冷卻難題迎刃而解，而且功率損失可減少50%。
（3）磁力懸浮高速列車要使列車速度達到500km•h-1，普通列車是絕對辦不到的。如果把超導磁體裝在列車內，在地面軌道上敷設鋁環，利用它們之間發生相對運動，使鋁環中產生感應電流，從而產生磁排斥作用，把列車托起離地面約10cm，使列車能懸浮在地面上而高速前進。
可控熱核聚變核聚變時能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應持續不斷，必須在108℃下將等離子約束起來，這就需要一個強大的磁場，而超導磁體能產生約束等離子所需要的磁場。人類只有掌握了超導技術，才有可能把可控熱核聚變變為現實，為人類提供無窮的能源。

⑺ 超導材料的用途主要有哪些

利用超導材料製成的儀器可以探測很微弱的磁場，因而可偵察遙遠的目標，如潛艇、坦克的活動。而超導體開關對某些輻射非常敏感，可探測微弱的紅外線輻射，為軍事指揮作出正確判斷並提供直接的依據，為探測天外飛行器，如衛星或宇宙不明飛行物提供高靈敏度的信息。使用超導材料製作計算機元件可使計算機的體積大大縮小，功耗顯著降級，運用超導數據處理器可以使計算機獲得高速處理能力，其速度是現有大型電子計算機運算速度的15倍。用超導技術製成的核潛艇的超輕型推進系統能使核潛艇的速度和武器裝載量增加一倍，而核潛艇的自身重量減小一半，可謂一舉兩得；火箭發射的初期必須在發射架上滑行，由於機械接觸，速度越快，振動越激烈，容易損壞發射架，因此必須限制火箭的發射速度。而利用超導抗磁性產生的懸浮技術，使火箭通過電線圈沿軌道發射，可以產生強大的電磁力，從而使火箭全速升空。

⑻ 超導體能做什麼

電流在導體內流動時，由於導體本身分子的不規則熱運動而產生損耗，使得導體的導電能力下降。

溫度降低會減小電阻，但一般金屬和合金不會因溫度的繼續降低而使電阻變為零。而某些合金的電阻則可隨著溫度的下降而不斷地減小，當溫度降到一定值（臨界溫度）以下時，它的電阻突然變為零，我們把這種現象稱為超導現象，具有超導現象的導體稱為超導體。

超導體技術的應用前景極為廣闊。目前有關它的理論和實際應用還處於研究階段，我國在超導研究方面已處於世界先進水平。

⑼ 超磁分離技術可以取代污水處理哪個工藝段

磁分離利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離，對於水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁內性接種技容術可使它們具有磁性。藉助外力磁場的作用，將廢水中有磁性的懸浮固體分離出來，從而達到凈化水的目的。
與沉降、過濾等常規方法相比較，磁力分離法具有處理能力大、效率高、能量消耗少、設備
簡單緊湊等一系列優點。山東博斯達環保 為您解答，謝謝

⑽ 超導體的應用有哪些

磁共振成像迅速發展為商品化生產，至今世界上約有700多台磁共振成像儀，產品生產主要集中於美國和德國，美國約佔70％，磁體類型中，超導磁體佔了全部產品的95％左右。

超導磁分離，是根據種種物質磁性和密度的差異進行分選的一種方法。由於磁杯不同的顆粒在磁分離裝置的分選空間中受到磁力、機械力不同的作用，將沿不同路徑運動，從而可分別接取磁性產品和非磁性產品。

超導磁體具有不可比擬的低耗能特點，這些都大大降低了分離裝置的運行成本，雖然初始投資略高於常規磁體，但運行成本非常低，預計可降低90％以上。

超導貯能與其他貯能技術相比有許多優點，貯能密度大，貯能效率高(90％～95％)，釋放能時沒有效率損失。

超導貯能技術有許多重要用途，它在節約電能、提高電網穩定性和調節電力系統尖峰負荷方面有重要作用；它還可作為宇宙站的電源，也可作為受控熱核反應、激光武器、粒子束武器和電磁軌道炮等的脈沖電源。

將常規發電機的轉子以超導線圈替代則形成超導同步發電機。超導發電機與常規發電機相比，具有以下優點：機械與通風損耗少，雖然增加了冷卻系統的功率損耗，但整個發電系統的損耗只是常規發電機的一半兒，使超導發電機的效率提高0.5％～0.8％(常規發電機效率98％，超導發電機效率99％)。

超導發電機的體積小、重量輕，只有常規發電機的1／3～1／2，同步電抗小，穩定性好。由於省去了鐵芯，降低了電樞繞組對地絕緣的要求，因此可採用電樞繞組，省去升壓變壓器，可直接投入已有電網運行。

國際上認為，超導同步發電機是未來電站的主力，並爭相開展研製工作。已研製完成的最大容量為前蘇聯和法國的30萬千瓦發電機。美國和日本並不急於開發百萬千瓦級的發電機，他們已研製完成的發電機容量分別為3萬千瓦和5萬千瓦。日本計劃研製國內最大的20萬千瓦的發電機。

發電站的容量隨著電力需求的增長而增長，因此，大功率、長距離、低損耗的輸電技術對提高輸電的經濟效益是十分重要的，而超導體具有零電阻的特性，可以輸送極大的電流和功率而沒有電功率損耗，因此超導輸電系統必將帶來大的改觀。

當今世界，提高陸路交通工具的速度對促進國家經濟發展和改善人們生活質量是十分重要的。傳統的鐵路車輛由於車輪和鐵軌磨損嚴重，以及車輪與鐵軌的摩擦力，限制了車速。這種機車目前設計速度最高可達274公里/小時，運行平均速度為209公里／小時。在本世紀60年代，法國、英國和美國又生產出有軌的氣墊機車，城市間運行速度可達160公里/小時。然而，由於人們對磁懸浮興趣的增長，現在氣墊機車的發展已陷於停頓狀態。

日本人設計一種電動懸掛系統，該系統使用了由液氦冷卻的(-269℃)鈮等超導物質做成的超導磁體，在-269℃下它的電阻為零，利用超導磁體的排斥力，從而使軌道與列車之間形成10～15厘米的空隙。一個小型示範性模型列車創造了517公里／小時的世界記錄，其試驗軌道長6.5公里，使用的超導材料是NbTi，在液氦下冷卻到5K。

磁懸浮列車與傳統列車相比有一系列的優點，克服了傳統列車對速度的限制；非接觸的運行克服了惡劣氣候(如雨、雪或冰)的障礙；採用非接觸運行，沒有機械磨損，減少了維修成本；由於沒有運動部件，大大提高了系統的可靠性；由於只用電能，對於石油供應緊張的國家更有意義；可節省能源，100公里消耗能源只是飛機或汽車的1／4；速度極大提高，增加了運送旅客的能力，具有很大的潛在市場；大幅度地降低了雜訊與振動，有利於保護環境。

粒子加速器是研究宇宙和物質基本問題的主要設備，美國在加速器的建造方面走在世界最前列。隨著超導體技術的發展，在1988年美國國家科學基金會批准了建造至今為止功能最強的粒子加速器——超級超導對撞機(SSC)計劃，3年財政預算達32億美元。計劃1999年將超級超導對撞機投入運行。超級超導對撞機相當龐大，在地下鋪設了長度為53英里的環形管道。超級超導對撞機將把相向的兩個質子束加速到光速的99.9％以上的速度，超導磁體使質子束彎曲和聚焦以通過彎曲的路徑，超導磁體要比普通鐵磁體產生更強的磁場，使質子束行進的曲率半徑更小，這樣就使環形管道的尺寸小型化。

自1962年發現約瑟夫遜效應後，直流超導量子器件和射頻超導量子器件相繼於1964年和1967年問世。由超導量子干涉器件構成的測量儀器具有很高的磁場靈敏度、很寬的動態范圍和優良的頻率響應特性，所以有廣泛的用途。利用超導量子干涉器件可以測出由人的心臟和腦產生的極微弱的信號，也可以測出由潛入海洋的潛艇產生的對地球磁場的干擾或含油和礦床的地質層中的磁場分布。

從1964年以來，研究工作者已將超導量子干涉器件的極高靈敏度用於進行廣泛的科學研究。它可以測量極小的電壓、電流和電阻；可用於尋找油田和地熱能源；研究地震活動；偵察潛艇等。斯坦福大學的科學家用連到5噸重鋁棒上的超導量子干涉器件來尋找萬有引力輻射線。超導量子干涉器件的用途極為廣泛，幾乎所有使用超導體的電子儀器都涉及到超導量子干涉器件。隨著超導技術的發展，超導量子干涉器件的應用必然不斷地擴大。

許多科學家堅信，未來的超大容量快速計算機一定會用到超導的，也就是使用約瑟夫遜元件的超高速計算機。前面已經談過，所謂約瑟夫遜效應就是把兩個超導體材料靠得非常緊、離得非常近時，即使它們之間的物質是絕緣的也會有電流流過。可以簡單地講，運用這個效應的器件就稱作約瑟夫遜元件。通過調節兩塊超導體間的絕緣層的厚薄，可以使其電壓比某一特定值大時才有電流通過，小時則沒有。約瑟夫遜元件就是利用了這一現象。

這種現象與半導體的二極體是相同的，所以可以用於計算機。但是，約瑟夫遜器件具有極高的開關速度(是硅器件的10～100倍)和低功耗(只有硅的千分之一以下)，因此發熱量極小，可以實現體積小、高密集度。例如，日本電氣公司開發出了使用約瑟夫遜元件的新的邏輯電路，其門開關速度達到一萬億分之一秒。

此外，超導還可以在輻射探測儀、模擬信號處理器、超導磁屏蔽、電壓基準等方面廣泛應用。

在國防系統方面，超導技術在軍事上也可大顯身手。在弱電方面，用於水下通信、潛艇探測、遙感、掃雷等；製成高頻微波器件、紅外探測器，用於雷達、微波通信及地面衛星接收機；超導天線及饋線系統，用於導彈和衛星；數字信號和數據處理器等。在強電方面，主要是利用高電流密度超導材料所產生的強磁場及超導儲能線圈可以存儲大量能量的特性作為武器的能源，這樣可以減少儲能設備的尺寸和重量。美國的「星球大戰」計劃中投入5000萬美元進行這方面的研究。研究中使用的低溫超導磁體，估計其儲能密度相當高，在微微秒時間內釋放出來。

超導強磁體用於艦船推進系統。美國已用低溫超導材料製造出試驗性的3兆瓦直流電機，用於艦船推進系統並在海中進行了試驗。該電機比相同功率傳統空冷電機小33％。實際上，利用低溫超導材料及當前的技術可以使電機的重量進一步減小，例如一台具有3萬千瓦的超導單極直流電機僅為現在同樣功率的交流電機重量的四分之一。美國正在研製這類規模的超導電機，日本也在進行小模型的試驗研究。

超導電子軌道炮。美國的「星球大戰」計劃組織支持了該項技術的研究。軌道炮技術是作為射彈加速器來使用的，它能使拋射物達到極高的速度。這種拋射系統不同於化學推進系統，前者可達到的末端點的速度不受氣體膨脹速度限制而由行進的電磁脈沖的速度決定，因此可達到很高的速度。

高溫超導的應用大多是低溫超導應用的延伸，即當前已實用的或可預見年份實用的低溫超導設備與器件中的低溫超導材料用高溫超導材料替代，以降低成本，擴大超導的應用范圍。但高溫超導應用遇到的問題較多，現在仍是物理學前沿陣地的富有挑戰性的研究課題。