40 Παραδείγματα Υπεραγώγιμων Υλικών

Υπεραγώγιμα υλικά

ο υπεραγώγιμα υλικά Είναι εκείνα που, υπό ορισμένες συνθήκες, έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς αντίσταση ή απώλεια ενέργειας. Για παράδειγμα: Υδράργυρος, λίθιο, τιτάνιο, κάδμιο.

Η αντίσταση ενός υπεραγωγού, σε αντίθεση με αυτό που συμβαίνει στο οδηγοί όπως ο χρυσός και το ασήμι, πέφτει απότομα στο μηδέν όταν το υλικό ψύχεται κάτω από αυτό θερμοκρασία Κρίσιμο: Ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει σε μια σπείρα υπεραγώγιμου σύρματος μπορεί να κυκλοφορήσει επ 'αόριστον χωρίς παροχή ρεύματος.

Ανακάλυψη της υπεραγωγιμότητας

Η υπεραγωγιμότητα είναι ένα φαινόμενο που συνδέεται με την κβαντική μηχανική και ανακαλύφθηκε το 1911 από τον Ολλανδό επιστήμονα Heike Ο Kamerlingh Onnes, ο οποίος παρατήρησε ότι η ηλεκτρική αντίσταση του υδραργύρου εξαφανίστηκε όταν ψύχθηκε σε θερμοκρασία 4 Kelvin (-269 ° C).

Η υπεραγωγιμότητα συμβαίνει συνήθως σε χαμηλές θερμοκρασίες, αν και για να είναι σε θέση ένας αγωγός Λειτουργεί ως υπεραγωγός, είναι επίσης απαραίτητο να μην ξεπεραστεί ένα ρεύμα ή ένα μαγνητικό πεδίο κριτικοί.

Οι πρώτοι υπεραγωγοί που ανακαλύφθηκαν λειτουργούσαν σε κρίσιμες θερμοκρασίες περίπου 250 ° C κάτω από το μηδέν. Υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας ανακαλύφθηκαν τη δεκαετία του 1980, οι οποίοι είχαν κρίσιμη θερμοκρασία περίπου 179 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν. Αυτό έκανε τη μελέτη του υλικά και άνοιξε επίσης την πόρτα για την ύπαρξη υπεραγωγών σε θερμοκρασία δωματίου.

Ταξινόμηση υπεραγώγιμων υλικών

Εάν ένα ασθενές εξωτερικό μαγνητικό πεδίο εφαρμόζεται σε υπεραγωγό, το απωθεί. Όταν το μαγνητικό πεδίο είναι υψηλό, το υλικό δεν είναι πλέον υπεραγώγιμο. Αυτό το κρίσιμο πεδίο σταματά ένα υλικό από το να είναι υπεραγώγιμο.

Μια πρόσθετη ταξινόμηση που γίνεται σχετικά με αυτούς τους αγωγούς είναι αυτή που τους χωρίζει ανάλογα με την ικανότητά τους να προστατεύουν πλήρως ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Οι υπεραγωγοί τύπου Ι αποτρέπουν εντελώς τη διείσδυση εξωτερικών μαγνητικών πεδίων, ενώ οι υπεραγωγοί Οι υπεραγωγοί τύπου II είναι ατελείς υπό την έννοια ότι επιτρέπουν στο μαγνητικό πεδίο να διεισδύσει σε αυτά μέσα.

Χρήσεις και εφαρμογές υπεραγωγών υλικών

Μέχρι τώρα, η κύρια χρησιμότητα των υπεραγωγών είναι η παραγωγή πολύ ισχυρών μαγνητικών πεδίων χωρίς απώλεια ενέργειας. Έτσι, έχουν εφαρμογές στην ιατρική, στην κατασκευή επιταχυντών σωματιδίων και στον έλεγχο πυρηνικών αντιδραστήρων, μεταξύ άλλων. Η ανάπτυξη υπεραγωγών καθιστά επίσης δυνατή την πρόοδο στη μελέτη των υπολογιστών περισσότερο γρηγορότερα και με μεγαλύτερη μνήμη, τρένα μαγνητικής ανύψωσης υψηλής ταχύτητας και δυνατότητα παράγω ηλεκτρική ενέργεια πιο αποδοτικά.

Επιπλέον, οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται σε εργαστήρια της φυσικός για ερευνητικούς σκοπούς, για παράδειγμα σε μελέτες πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού και ηλεκτρονική μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης.

Μέθοδοι απόκτησης υπεραγωγών υλικών

Η απόκτηση υπεραγωγών υλικών υπόκειται, προς το παρόν, στην επίτευξη θερμοκρασιών εξαιρετικά χαμηλή, γι 'αυτό χρησιμοποιούνται συνήθως στοιχεία όπως το ήλιο ή το άζωτο υγρό.

Παραδείγματα υπεραγωγών υλικών