请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

大唐名人网

 找回密码
 暂停注册
大唐名人网 门户 社会 查看内容

科学家首次成功地制成室温下陶瓷超导体 室温热交换陶瓷

2017-1-23 17:25| 发布者: admin| 查看: 225| 评论: 0

本文标题:科学家首次成功地制成室温下陶瓷超导体

  借助短波红外激光脉冲的帮助,研究人员首次成功地制成室温下的陶瓷超导体——尽管其维持的时间仅有数百万分之几微秒。一个由德国马克斯普朗克物质结构与动力 学研究所参与的国际小组近期在《自然》杂志上报道了他们的此项工作。研究组相信这一现象背后的原理是:激光脉冲导致晶体晶格中的单个原子发生短暂变动,从 而导致超导性的产生。这项成果将有望帮助现有低温超导材料实现在高得多的温度条件下实现超导性,因此拥有广泛应用前景。

室温下陶瓷超导体

  起初,科学家们发现少数几类金属在温度仅稍高于绝对零度的超低温环境下显示超导性。之后到了20世纪80年代,物理学家们发现了一种新的陶瓷材料,其可以在零下200摄氏度左右的环境下实现超导性,也因此被称作“高温超导体”。这些陶瓷材料其中有一种是钇钡铜氧化物(YBCO)。这是一种最有前景的超导材料,未来或可应用于超导电缆,马达以及发电机等设备。

  钇钡铜氧化物的晶体具有一种非常特殊的结构:双层氧化铜分子层与一层稍厚一些的钡、铜、氧原子中间层交互叠加构成晶体。这种材料的超导性便来自其中的双层氧化铜分子层。电子可以在这里结合形成所谓“库珀对”(Cooper pairs)。 这种电子对可以在不同层之间穿越,这就意味着这些电子对能像鬼魂一样穿越层面不受阻挡——这是一种典型的量子现象。然而这种晶体结构也只有在低于“临界温 度”的情况下才会显示超导性,因为只有在这样的条件下电子才会形成库珀对,并且不仅仅在双层氧化铜分子层内穿越,而且还能穿越更厚的中间层。而当温度高于 临界温度时,这种电子的库珀对便消失了,这种材料也就变回一种导电性很差的金属合成材料。

太阳能飞机

  据介绍,阳光动力号是全球首款能够在不添加任何燃料、不排放任何污染物的情况下,进行昼夜飞行的飞机。阳光动力2号作为前代的升级版将执行明年的环球飞行任务。这款单座飞机由碳纤维制成,翼展72米,比波音747-8I的翼展还要大,但其重量仅为2300千克,与一辆小轿车的重量相当。

  该机机翼中共镶嵌了17000片太阳能电池,可以为机上的四个电动马达(每个电机电压为17.5CV)提供清洁能源。机载锂电池重633千克(2077磅),白天时,太阳能电池将会把电能充入到机载锂电池中,为夜间飞行储备电能,因此,Solar Impulse的动力可谓源源不断。

阳光动力项目发起人

  明年3月,阳光动力2号将从阿布达比酋长国开始,预计在四到五个月的时间内,进行25天左右的环球飞行。两位飞行员计划在中国,美国,南欧或北非进行中途停留,并于2015年夏天飞回始发地阿布达比酋长国。

  在飞越太平洋和大西洋的途中,有些飞行航段会持续五到六天时间,这一壮举的实现也得益于“阳光动力号”在完全依靠太阳能的情况下可以持久飞行的卓越能力。在飞行过程中,“阳光动力号”将会每隔几天降落并更换飞行员。届时将与政府、学校和大学开展更多的交流活动。

  有助研发新型超导材料

  2013年, 一个马普研究所参与的国际研究组发现,当使用红外激光脉冲照射钇钡铜氧化物材料时,它会在室温条件下短暂地显示出超导性。很显然激光脉冲改变了这种材料晶 体结构中双层氧化铜分子的耦合性。然而其中更确切的原因仍然不甚明了——直到研究组有机会前往美国,利用斯坦福大学的直线加速器相干光源(LCLS)——世界上最强大的X射线激光进行分析之后才最终揭开谜底。德国马普研究所物理学家罗曼·曼可威斯基(Roman Mankowsky)是这篇《自然》杂志论文的第一作者。他说:“首先,我们再次向材料照射红外脉冲激光,我们看到其中一些原子开始发生振动。很短时间之后,我们紧接着使用短X射线脉冲来测量被激发的晶体精确的晶格结构。”

新型超导材料

  这样做得到的结果是发现,红外脉冲不仅仅激发并导致原子振动,实际上还让原子发生了迁移,离开了原先的位置。这就在短时间内造成氧化铜双分子层厚度增加了2个皮米(1皮米=1万亿分之一米),或一个原子直径的百分之一左右,而它们之间中间层的厚度则相应发生减薄。这一变化增强了两个双层之间的耦合效应,从而导致晶体结构在室温下短暂地显示出超导性。

  而在另一方面,这项最新研究成果也帮助改进了目前还尚不完善的高温超导体理论。曼 可威斯基表示:“这项成果将帮助材料科学家们研发具有更高临界温度的超导材料。并最终实现可在室温下应用,完全无需冷却的超导材料的梦想。”到目前为止, 超导磁体,马达或电机在应用时都必须使用液氮或液氦进行冷却。如果这种复杂的冷却过程不再需要,这将意味着这一领域的一项关键性技术突破。


本文关键词:陶瓷,超导体,室温,制成,首次,成功,科学家

关注本文的网友还关心了:室温热交换陶瓷,室温超导体的用途,氧化铜的超导体温度,超导体材料有哪些,超导原型科学家,陶瓷超导体是什么,高温超导体,高温超导体带材科学家,

相关阅读

投稿、合作、联系:admin2#tangedu.cn| 小黑屋|网站地图|大唐名人网 |京ICP备07504790号|

GMT+8, 2019-12-12 21:05 , Processed in 0.045673 second(s), 22 queries .

Powered by Discuz!

© 2001-2015 Comsenz Inc.

返回顶部