成都工业学院学报:超导的好处

当电流通过金属时，金属会发热。用熔点高的金属丝制成的电热原件，当有电流通过时，电能将转换为热能，从而获得高温。Ni-Cr、Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Al等合金以及W、Mo、Pt等金属就是常用的电热元件材料。

电流通过金属（或合金）而使金属发热是由于金属内部存在着电阻，电阻具有阻碍电流通过的性质。人们早已知道，金属的电阻随温度的升高而增大，电阻的增大反过来又促进金属的发热，如此恶性循环，用金属导线送电时，传输的电流因而受到限制，如铜导线在自然冷却的条件下，允许通过的最大电流密度为2～6A／mm2；电流再大，会因发热过多而有烧坏导线的危险。金属的这一弱点，促使人们去研究低温时金属电阻的变化。

金属材料的电阻通常随温度的降低而减小。20世纪初，科学家发现汞冷却到低于4.2K时，电阻突然消失，导电性几乎是无限大的，当外加磁场接近固态汞随后又撤去后，电磁感应产生的电流会在金属汞内部长久地流动而不会衰减，这种现象称为超导现象。具有超导性质的物体称为超导体。超导体电阻突然消失的温度称为临界温度（Tc)。在临界温度以下时，超导体的电阻为零，也就是电流在超导体中通过时没有任何损失。

超导体的最突出的性质是它们处于超导状态时，材料内部的电阻为零，电流通过时不发热，每平方毫米允许通过的电流可达到数万安培。超导体的另一性质就是将超导体放入磁场中，超导体内部产生的磁感应强度为零，具有完全的抗磁性。

目前，已发现近30种元素的单质，8000多种化合物和合金具有超导性能。超导材料大致可分为纯金属，合金和化合物三类。具有最高临界温度（Tc）的纯金属是镧，Tc=12.5K；合金型目前主要有银钛合金，Tc=9.5K；化合物型主要有银三锡，Tc=18.3K；钒三镓，Tc=16.5K。

1986年以来，高温超导体的研究取得了重大突破。1987年发现，在氧化物超导材料中有的在240K出现超导迹象。由镧、锶、铜和氧组成的陶瓷材料在287K的室温下存在超导现象，这为超导材料的应用开辟了广阔的前景。

超导材料可制成大功率发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。用超导材料制成的装置，具有体积小，使用性能高，成本低的优点。