超導(dǎo)材料分為低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料。
1.低溫超導(dǎo)材料
低溫超導(dǎo)材料是具有低臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc<30K=在液氦溫度條件下工作)的超導(dǎo)材料,分為金屬、合金和化合物。具有實(shí)用價(jià)值的低溫超導(dǎo)金屬是Nb(鈮),Tc為9.3K已制成薄膜材料用于弱電領(lǐng)域。合金系低溫超導(dǎo)材料是以Nb為基的二元或三元合金組成的β相固溶體,Tc在9K以上。
低溫超導(dǎo)材料一般都需在昂貴的液氦環(huán)境下工作,由于液氦制冷的方法昂貴且不方便,故低溫超導(dǎo)體的應(yīng)用長(zhǎng)期得不到大規(guī)模的發(fā)展。低溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用分為:強(qiáng)電應(yīng)用,主要包括超導(dǎo)在強(qiáng)磁場(chǎng)中的應(yīng)用和大電流輸送;弱電應(yīng)用,主要包括超導(dǎo)電性在微電子學(xué)和精密測(cè)量等方面的應(yīng)用。
2.高溫超導(dǎo)材料
高溫超導(dǎo)體材料(HTS)具有超導(dǎo)電性和抗磁性?xún)蓚€(gè)重要特性。要讓超導(dǎo)體得到現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用,首先要有容易找到的超導(dǎo)材料。即主要研究方向就是尋找能在較高溫度下存在的超導(dǎo)體材料。
高溫超導(dǎo)材料用途非常廣泛,大致可分三大類(lèi):大電流應(yīng)用、電子學(xué)應(yīng)用和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用是由于超導(dǎo)材具有零電阻和完全的抗磁性,因此只需消耗極少的電能,就可以獲得的穩(wěn)定強(qiáng)磁場(chǎng)。超導(dǎo)體的基本特性之一是當(dāng)它處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)具有理想的導(dǎo)電性,同時(shí)由于其載流能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于常規(guī)導(dǎo)體,因此,利用超導(dǎo)體可以傳輸大電流和產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),并且沒(méi)有電阻熱損耗。電工設(shè)備的基本特點(diǎn)是大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)和高電壓,因此在電工設(shè)備中使用超導(dǎo)材料可以減少電氣損耗、提高效率、縮小體積、減輕重量、降低成本,還可以提高裝置的極限容量。顯然,超導(dǎo)材料的應(yīng)用給電工技術(shù)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍,許多過(guò)去無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電工設(shè)備由于采用超導(dǎo)技術(shù)而成為現(xiàn)實(shí),或即將成為現(xiàn)實(shí)。
我國(guó)電力資源和負(fù)荷分布不均,因此長(zhǎng)距離、低損耗的輸電技術(shù)顯得十分迫切。超導(dǎo)材料由于其零電阻特性以及比常規(guī)導(dǎo)體高得多的載流能力,可以輸送極大的電流和功率而沒(méi)有電功率損耗。據(jù)統(tǒng)計(jì),按目前情況,如果將銅或鋁導(dǎo)改為超導(dǎo)體,光是在中國(guó)節(jié)省電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。超導(dǎo)材料在這些方面的應(yīng)用是最誘人的。