|
超導(dǎo)體（英文名：superconductor），又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。在實驗中，若導(dǎo)體電阻的測量值低于10-25Ω，可以認(rèn)為電阻為零。 超導(dǎo)體不僅具有零電阻的特性，另一個重要特征是完全抗磁性。 人類最初發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體是在1911年，這一年荷蘭科學(xué)家?？恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯（Heike Kamerlingh Onnes）等人發(fā)現(xiàn)，汞在極低的溫度下，其電阻消失，呈超導(dǎo)狀態(tài)。此后超導(dǎo)體的研究日趨深入，一方面，多種具有實用潛力的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，另一方面，對超導(dǎo)機(jī)理的研究也有一定進(jìn)展。 目前，超導(dǎo)體已經(jīng)進(jìn)行了一系列試驗性應(yīng)用，并且開展了一定的軍事、商業(yè)應(yīng)用，在通信領(lǐng)域可以作為光子晶體的缺陷材料。 超導(dǎo)體具有三個基本特性：完全電導(dǎo)性、完全抗磁性、通量量子化。 完全導(dǎo)電性 完全電導(dǎo)性又稱零電阻效應(yīng)，指溫度降低至某一溫度以下，電阻突然消失的現(xiàn)象。 完全電導(dǎo)性適用于直流電，超導(dǎo)體在處于交變電流或交變磁場的情況下，會出現(xiàn)交流損耗，且頻率越高，損耗越大。[1] 交流損耗是超導(dǎo)體實際應(yīng)用中需要解決的一個重要問題，在宏觀上，交流損耗由超導(dǎo)材料內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電場與感生電流密度不同引起；在微觀上，交流損耗由量子化磁通線粘滯運(yùn)動引起 。交流損耗是表征超導(dǎo)材料性能的一個重要參數(shù)，如果交流損耗能夠降低，則可以降低超導(dǎo)裝置的制冷費(fèi)用，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。[3] 完全抗磁性  邁斯納效應(yīng)(2張) 完全抗磁性又稱邁斯納效應(yīng)，“抗磁性”指在磁場強(qiáng)度低于臨界值的情況下，磁力線無法穿過超導(dǎo)體，超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零的現(xiàn)象，“完全”指降低溫度達(dá)到超導(dǎo)態(tài)、施加磁場兩項操作的順序可以顛倒。完全抗磁性的原因是，超導(dǎo)體表面能夠產(chǎn)生一個無損耗的抗磁超導(dǎo)電流，這一電流產(chǎn)生的磁場，抵消了超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場。超導(dǎo)體電阻為零的特性為人們所熟知，但超導(dǎo)體并不等同于理想導(dǎo)體。從電磁理論出發(fā)，可以推導(dǎo)出如下結(jié)論：若先將理想導(dǎo)體冷卻至低溫，再置于磁場中，理想導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零；但若先將理想導(dǎo)體置于磁場中，再冷卻至低溫，理想導(dǎo)體內(nèi)部磁場不為零。對于超導(dǎo)體而言，降低溫度達(dá)到超導(dǎo)態(tài)、施加磁場這兩種操作，無論其順序如何，超導(dǎo)體超導(dǎo)體內(nèi)部磁場始終為零，這是完全抗磁性的核心，也是超導(dǎo)體區(qū)別于理想導(dǎo)體的關(guān)鍵。[4] 通量量子化 通量量子化又稱約瑟夫森效應(yīng)，指當(dāng)兩層超導(dǎo)體之間的絕緣層薄至原子尺寸時，電子對可以穿過絕緣層產(chǎn)生隧道電流的現(xiàn)象，即在超導(dǎo)體（superconductor）—絕緣體（insulator）—超導(dǎo)體（superconductor）結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生超導(dǎo)電流。  約瑟夫森效應(yīng) |
|
|
