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超導材料

超導材料. 什麼是超導材料 ?. 超導材料 ，又稱為超導體（ superconductor ），指可以在在特定溫度以下，呈現電阻為零的導體。 低溫 超導 材料 ： 通常把臨界溫度 10K （約等於 -263C ）的材料稱為 高溫 超導 材料 ： 臨界溫度達到液氮溫度 77K （約等於 -196C ）的材料則稱作　　　 ※ 臨界溫度 （ critical temperature, Tc ） ：使超導體電阻為零的溫度，通常以絕對溫度（Ｋ）表示大小. 超導溫度的演進. 超 導 材料特性２－零電阻. 一般的導體，電阻是因原子熱振動或晶格缺陷等 , 阻礙電流流動所造成

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Presentation Transcript

  1. 超導材料

  2. 什麼是超導材料? • 超導材料，又稱為超導體（superconductor），指可以在在特定溫度以下，呈現電阻為零的導體。 • 低溫超導材料：通常把臨界溫度10K（約等於-263C）的材料稱為 • 高溫超導材料：臨界溫度達到液氮溫度77K（約等於-196C）的材料則稱作　　　 ※臨界溫度（critical temperature, Tc）：使超導體電阻為零的溫度，通常以絕對溫度（Ｋ）表示大小

  3. 超導溫度的演進

  4. 超導材料特性２－零電阻 • 一般的導體，電阻是因原子熱振動或晶格缺陷等,阻礙電流流動所造成 • 零電阻(Zero Resistance)：在超導狀態下，自旋相反的成對電子所組成的庫柏對（Cooperpair），在傳導時不受晶格中離子的妨礙，因此形成零電阻現象

  5. 電阻形成示意

  6. 超導材料特性２－抗磁性 • 抗磁性：處於超導態的材料絕不允許磁場存在於它的體內 • 超導材料在磁場中的行為與加磁場的順序無關。不管是場冷，或是零場冷，只要金屬從正常態變到超導態後，磁通線就會完全被排除到超導材料之外，此現象稱為麥斯那效應。

  7. 場冷

  8. 零場冷

  9. 邁斯那效應 • 成因：超導體和一般導體一樣會產生感應電流，但是一般導體具有電阻，所以感應電流很快地消散掉，而超導體的電阻為零，感應電流就能一直流動，此電流即成為「屏蔽電流」，

  10. 應用－１ • 超導導線：作為電力傳輸線或能源儲存裝置，可有效減少能量之損耗。 • 缺點：價格仍高，故目前僅有應用於超導線圈、磁鐵等 超導導線(含2120根微米直徑之鈮鈦合金纖維)

  11. 應用－２ • 超導發電機： 使用超導線圈所組成的超導磁鐵，其電流密度及磁場均較一般為強，在同樣的體積重量下其功率較高，如作為太空計劃之能量供應源可增加酬載量 超導發電機，擁有兩萬千瓦的功率

  12. 應用－３ • 磁浮列車： 超導體的反磁性類似磁鐵的相斥性，但其發出的磁力更強，故可應用於需產生大磁場之裝置，將其置於火車車體內，並在軌道上佈置電磁鐵，則成磁浮列車。

  13. 醫療上的應用-NMR-CT • 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance Computed Tomography)： • 具有核磁矩的物質在一定的恆定磁場和交變磁場同時作用下，對變化的電磁場產生強烈的共振吸收現象。 • 高溫超導體製成的線圈可以通過極大的電流而產生的磁場比一般磁鐵高兩個數量級。 • 磁場越大、氫的共振訊號越強，得到的圖越清晰

  14. 謝謝聆聽

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