超导材料的应用

超导技术在军事方面的应用

超导技术是研究物质在超导状态下的性质、功能以及超导材料、超导器件的研制、开发和应用的技术。某些物质在温度降低到一定值时电阻会完全消失,这种现象称为超导电性。具有超导电性的物质称为超导材料或超导体。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温超导材料和有机超导材料等。超导技术的开发和应用对国民经济、军事技术、科学实验与医疗卫生等具有重大价值。

超导体的发现颇为不易。一个世纪来,超导体的研究使4位科学家先后获诺贝尔奖。1911年荷兰莱顿大学实验物理学教授卡麦林·昂尼斯发现汞的电阻在接近绝对零度的低温时急剧下降以致完全消失,并在1913年一篇论文中首次提到“超导电性”一词。由于这一成就,昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。

1933年,德国物理学家迈斯纳等人又发现,超导材料的温度低于临界温度而进入超导态之后,其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。1962年英国剑桥大学研究生约瑟夫森提出,夹有薄绝缘层的两块超导体之间,即使不加电压也可通过一定数值的直流隧道电流。这一现象称为“约瑟夫森效应”。他也因此获得1973年度诺贝尔物理奖。

超导技术可应用于能源、信息、交通、环保、化工、科学仪器、医疗技术、国防军工等诸多领域,前景十分广阔。高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等; 抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。

前景广阔的超导兵器。 超导技术应用收效最快的是超导电动机和发电机,其特点是体积小、重量轻、能耗小、效率高,可用作舰船、坦克、飞机有效而灵活的推进系统。

超导舰艇20世纪70年代以来,美、英、日等国积极开展超导技术在海军舰艇方面应用的研究,并已初见成效。美国试制了5.5兆瓦的超导驱动系统,英国研制了480千瓦的超导电磁力推进装置,日本已制成了超导船。现在国际上已有3艘超导电磁推进船试验成功。超导电磁力推进装置是按照电磁原理设计的。在舰艇上安装电磁铁,在磁场和电流的相互作用下,海水向后运动。在海水的反作用力下,舰艇将获得向前的推力。超导舰艇既不需要发动机,也不需螺旋桨,能有效地消除噪音、降低红外辐射,从而大大提高生存能力和快速机动的突防能力。

超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机,对提高飞机的作战性能起着至关重要的作用。磁流体发电是一种高效发电方式,随着超导技术的不断突破,为大容量、小型化磁流体发电机的研制提供了条件。这种超导发电机实用化后,飞机可用它作能源,为空中指挥所和预警飞机的大型雷达、大型计算机、各种通信设备等非常耗电的装备提供动力。预计这种机载大功率超导发电机将是超导技术在军事上最先得到应用的项目之一。

超导坦克最近,美国陆军设想了一种外廓尺寸和M1坦克相似的超导坦克,即电磁坦克。这种坦克为无炮塔式结构,战斗全重45吨,主要武器为105毫米电磁炮,弹丸基数为80发,装弹采用自动装置,电磁炮的电源由6台超导线圈制成的单极发动机提供,车体中部的两侧为液氮容器,盛有冷却超导电感线圈的液氮。高温超导体的出现,也给坦克的高技术化开辟了一条新途径。电磁炮的应用,必将使陆战王如虎添翼。

利用超导材料“约瑟夫森效应”制成的仪器设备,具有灵敏度高、噪声低、响应速度快和能耗小等特点,在军事侦察、通信、电子对抗和指挥等方面,都大有用武之地。

军事超导有线电通信利用超导电线可以实现远距离、大容量通信。研究试验表明,超导电线传输信息的速度,比光纤系统快得多,可以传输几万亿分之一秒的脉冲。科学家们预言,未来高温超导的远距离通信的容量将比光缆大几百倍,能够每秒传输相当于1000部大英百科全书的信息量。同时,超导电线因为无损耗,可以省去每3~4千米就要设置的放大器。

Word文档免费下载Word文档免费下载:超导材料的应用 (共3页,当前第1页)

你可能喜欢

  • 超导材料论文
  • 超导现象
  • 材料研究
  • 技术应用
  • 高温超导材料
  • 材料与人类文明
  • 超导材料的特性
  • 功能材料

超导材料的应用相关文档

最新文档

返回顶部