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寻找常温超导体,我们㸔到了希望

超导电现象发现至今已有一百一十多年历史了.在这历史瞬间,超导有可能成为新产业革命的导火线,尤其是1987年液氮温区高温超导体的出现,全球迅速掀起高温超导研究热潮,人们期望高临界电流,结构稳定的氧化物高温起导材料的开发,能在国计民生的许多领域得到广泛应用.現在着重就超导体在电力工业中输电作用做简单介绍。

人们在日常的工作,生活中常离不开电.我们平时用的电,从发电厂到变电站,再经配电,变电送到用户,是通过由铜或铝制成的电线传输的.电流传输过程是遵守德国物理学家欧姆发现的欧姆定律,即电路中的电压和电流是成一定比例的,这个比例常数就是电阻.为了減少输电过程能量损耗,釆用高压输电。 超导体只有在直流电的情况下,电阻才为零,在交流电时,尤其是高频电流,电阻就不等于零.人们在研究了超导态在外加的磁场中行为之后,知道超导态可以被外加磁场所破坏,才认识到超导态是由于传输电流自身产生的磁场H超过超导体的临界磁场Hc,使其超导态受到破坏,根本无法通过大的电流.這些都需要研制高温超导材料时予以解决。

另外,目前高温超导材料还得在液区运行。中国科学院电工研究所和西北有色金属研究院 、北京有色金属研究总院合作 ,自1997年底开始进行高温超导输电电缆的开发研究,这是我国“863” 计划的“九五”重要项目,其目标是研制一根6米长 2000安的高温超导输电电缆。2000年11月底 ,最终完成了6米长2000安高温超导电缆的研制并成功地进行了低温通电试验,电缆的临界电流达2480 A(1uV/cm判据),超过设计指标。

上海电缆研究所自2000年起瞄准超导电缆这一世界前沿技术启动研究,最为核心的是二三十根仅0.4毫米厚的100%实现国产化第二代超导带材。项目选址位于上海市中心徐家汇地区,联结两座220千伏变电站,总长度约1.2千米,预计2020年底建成投产,届时将成为世界上输送容量最大、距离最长的全商业化运行35千伏超导电缆工程。目前已投运的最长高温超导电缆位于德国埃森市,全长约为1公里。

超导输电:超导电性在电力上的应用一个较为现实的例子就是用超导体送电,由于超导体没有电阻,采用直流输电,它的电力损耗为零。只要有很小的电压(如100伏)便能将电厂发的电送到千家万户,它既安全又经济,目前输电用的变电所和变压器完全可以被省去。当然现在为冷却回路需要消耗一定能量,只有在输电容量高于几千兆瓦时,超导输电的优势才能明显显示出来。一旦室温超导体出现,将彻底改变目前电力工业的面貌,一切将发生翻天覆地的变化。

常温超导体是我们梦寐以求目标。我们看到了曙光。现在让我们简单介绍未来诺奖得主-魔角石墨烯先驱曹原

当具有相似晶格常数的两个单层二维范德华材料垂直堆叠且略微未对准时,则会呈现出周期性莫尔图案,从而改变材料的电子态,出现电子平带。早在2018年3月,曹原等在~1.1°魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。这个全新的发现,把石墨烯推向了新的发展高度。

当然,在~1.1°魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。要求其实用化,还须有一段时间努力,至少我们看到了希望。

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