Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các xu hướng hiện tại trong phát triển và ứng dụng của các vật liệu siêu dẫn
Tóm tắt
Việc phát hiện ra hiện tượng siêu dẫn bởi Kamerlingh Onnes vào năm 1911 là dấu hiệu đầu tiên về khả năng dẫn điện mà không có bất kỳ tổn thất Joule nào liên quan. Việc ứng dụng công nghệ của tính chất này (vốn chủ yếu xuất hiện ở nhiệt độ của helium lỏng) phải chờ đợi sự phát triển của các vật liệu siêu dẫn ổn định có khả năng chịu được dòng điện cao và các trường từ lớn. Mặc dù nhiều vật liệu - nguyên tố, hợp kim, chalcogenide ba thành phần, và gần đây là oxit - đã được phát hiện là siêu dẫn, chỉ một số ít trong số đó được chú ý cho các ứng dụng quan trọng. Điều này dựa trên ba thông số quan trọng, đó là T_c, nhiệt độ chuyển tiếp, H_c2, trường tới hạn trên và J_c, mật độ dòng điện tới hạn. T_c và H_c2 được coi là nội tại trong vật liệu, trong khi J_c bị ảnh hưởng bởi cấu trúc vi mô và cần phải được tối ưu hóa trong quá trình chế tạo vật liệu ở dạng hữu ích. Dựa trên những yếu tố này, Nb-Ti, Nb3Sn và V3Ga đã nổi lên như là các vật liệu đã được chứng minh cho các ứng dụng quan trọng trong khi PbMo6S8 vẫn đang trong quá trình phát triển. Mặc dù tất cả các vật liệu này phải được sử dụng chỉ ở nhiệt độ của helium lỏng do T_c thấp, nhiều phát triển lớn đã diễn ra trong việc khai thác đặc biệt các hợp kim niobi để sản xuất nam châm siêu dẫn. Vào cuối năm 1986, một bước đột phá đã đạt được trong việc nâng cao T_c. Nhiều oxit gốm, nổi bật là Y1Ba2Cu3O7, đã thể hiện T_c gần 100 K. Những vật liệu này cũng đã được chứng minh là có H_c2 cao, khoảng 180 Tesla. Hiện đang có nhiều nỗ lực nhằm đạt được J_c cao. Còn quá sớm để nói liệu những vật liệu như vậy có thể được chế tạo ở dạng phù hợp để mang dòng điện cao hay không. Trong số các lĩnh vực chính mà các vật liệu siêu dẫn đã được sử dụng cho đến nay, cần phải nhắc đến nam châm siêu dẫn cho các tăng tốc năng lượng cao, việc sản xuất điện từ magnetohydrodynamic, chụp cộng hưởng từ, và các chương trình nghiên cứu tổng hợp. Trong những ứng dụng tiềm năng khác như động cơ và giao thông vận tải từ trường, việc đạt được điểm hòa vốn về kinh tế vẫn chưa được thực hiện, chủ yếu là do cần phải sử dụng helium lỏng. Việc phát hiện ra các siêu dẫn có nhiệt độ cao có khả năng hoạt động ở nhiệt độ của nitơ lỏng hứa hẹn sẽ mang lại một cuộc cách mạng trong công nghệ điện. Bài báo xem xét sự phát triển và ứng dụng của các vật liệu siêu dẫn, với tài liệu tham khảo đến công việc đang được tiến hành tại Ấn Độ.
Từ khóa
#siêu dẫn #vật liệu #ứng dụng #niobi #hợp kim niobi #nhiệt độ chuyển tiếp #nam châm siêu dẫnTài liệu tham khảo
Balaramamoorthy K, Malik M K and Vijayaraghavan R 1987Proceedings of the 116th TMS Annual Meeting held at Denver, Colorado J. Less Common Metals
Bednorz J G and Müller K A 1986Z. Phys. B64 189
Bednorz J G and Müller K A 1988 Nobel Lecture;Angew. Chem. 100 757
Bordet P, Chaillout C, Capponi J J, Chenavas J and Marezio M 1987Nature (London) 327 687
Bose D K, Gupta C K, Radhakrishnan T S, Hariharan Y and Venkataraman G 1979Bull. Mater. Sci. 1 43
Cai X, Joynt R and Larbalestier D C 1987Phys. Rev. Lett. 58 2798
Chakravarty B K 1981J. Phys. 42 1351
Chen J T, Wenger J E and McEwan C J 1987Phys. Rev. Lett. 58 1972
Chaudhuri P, Kock R H, Laibowitz R B, Maguire T R and Gambino R J 1987Phys. Rev. Lett. 58 2684
Collings E W 1983Sourcebook on titanium alloy superconductivity (New York: Plenum) p. 215
Cribier D, Jacrot B, Farnoux B and Madhava Rao L 1966J. Appl. Phys. 37 952
Dinger T R, Worthington T K, Gallaghan W J and Sandstrom R L 1987Phys. Rev. Lett. 58 2687
Dhar S K, Paulose P L, Grover A K, Sampathkumaran E V and Nagarajan V 1987J. Phys. F17 L105
Ekin J W 1981 inSuperconductor materials science: Metallurgy, fabrication and applications (eds) S Foner and B Schwartz (New York: Plenum) p. 455
Ganguly P, Raychaudhuri A K, Sreedhar K and Rao C N R 1987Pramāna—J. Phys. 27 L229
Gopalakrishnan I K, Yakhmi J V and Iyer R M 1987Nature (London) 327 604
Gupta A K, Jayaraman B, Agarwal S K, Gupta A and Narlikar A V 1987Pramāna — J. Phys. 29 L117
Hawksworth D G and Larbalestier D C 1980 inAdvances in cryogenic engineering materials (eds) A F Clark and R P Reed (New York: Plenum)26 479
Hariharan Y, Janawadkar M P and Radhakrishnan T S 1986aSolid State Commun. 59 127
Hariharan Y, Janawadkar M P, Radhakrishnan T S, Terrance A L E, Dixit G A and Raghunathan V S 1986bPramana — J. Phys. 26 513
Janawadkar M P, Hariharan Y, Sankara Sastry V and Radhakrishnan T S 1987Proceedings of the 18th International Conference on Low Temperature Physics, LT18, Kyoto, Japan; Jpn. J. Appl. Phys. 26-3 1287
Jorgensen J D, Hinks D G and Felcher G P 1987Phys. Rev. B35 5365
Larbalestier D C, Fisk G, Montgomery B and Hawksworth D 1986aPhys. Today 39 24
Larbalestier D C, Lee P J, Chengren Li and Warner W H 1986b inProc. Workshop on Superconducting Magnets and Cryogenics held at Brookhaven National Laboratory, p. 45.
Malik M K, Nair V D, Raghavan R V, Chaddah P, Mishra P K, Ravikumar G and Dasannacharya B A 1987Pramana — J. Phys. 29 L321
Narlikar A V and Ekbote S N 1983Superconductivity and superconducting materials (New Delhi: South Asian)
Obst B, Pattanayak D and Hochstuhl P 1980J. Low Temp. Phys. 41 595
Okai B, Takahashi K and Ohta M 1987Jpn. J. Appl. Phys. 26 L820
Orlando T P, Delin K A, Foner S, McNiff E, Tarascon J M, Greene L H, McKinnon W R and Hull G W 1987Phys. Rev. B35 5347
Ovshinsky S R, Young R T, Allred D D, Demaggio G and Vander Leeden G A 1987Phys. Rev. Lett. 58 2579
Sharma R G 1987 (preprint)
Sastry V S, Kalavathi S, Guha B K, Baskaran R, De U, Janaki J, Radhakrishnan T S, Thomas K A and Subba Rao G V 1987Phase Transitions 10 97
Schwartz B B and Foner S (eds) 1977Superconductor applications — Squids and machines (New York: Plenum)
Siegrist T, Sunshine S, Murphy D W, Cava R J and Zahurk S M 1987Phys. Rev. B35 7137
Sikka S K, Vohra Y K and Chidambaram R 1981Prog. Mater. Sci. 27 245
Strobel P, Capponi J J, Chaillout C, Marezio M and Tholence J L 1987Nature (London) 327 306
Subba Rao G V, Varadaraju V V, Srinivasan R and Radhakrishnan T S 1987Phase Transitions 10 181
Sundaram C V 1985 Application-related metallurgy of zirconium, niobium and beryllium; First Brahm Prakash Memorial Lecture, Indian Institute of Metals, Bangalore
Takita K, Ipposhi T and Masuda K 1987Jpn. J. Appl. Phys. 26 L668
Tarascon J M, Mckinnon W R, Green L H, Hull G W and Vogel E M 1987 (preprint)
West A W and Larbalestier D C 1980 inAdvances in cryogenic engineering (eds) A F Clark and R P Reed (New York: Plenum)26 471
Wu M K, Ashburn J R, Torng C J, Hor P H, Meng R L, Gao L, Huang Z J, Wang Y Q and Chu C W 1987Phys. Rev. Lett. 58 908