中国研制成世界首根10米量级铁基超导长线 奠定产业化基 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 14:48:13
超导现象从1911年发现至今已超过100年,超导材料的物质结构、性质及品种逐渐清晰,并开始渐渐走近百姓生活。而中国科学院电工所马衍伟领导的研究组,始终在高性能铁基超导材料的研制中保持国际领先水平,2008年他们制备出世界首根铁基高温超导线带材,现在,他们将其载流性能提高国际最高纪录,迈入实用化门槛,为后续的产业化生产奠定了坚实基础,将把电力科技的发展带入一个崭新的阶段。
据《中国科学报》报道,日前,中科院电工研究所马衍伟研究组成功研制出国际第一根10米量级的高性能122型铁基超导长线,实现了铁基超导线带材领域的新突破。相关成果发表于《物理学C辑》。


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超导是20世纪最重大的科学发现之一,指的是某些材料在温度降低到某一临界温度电阻突然消失的现象,具备这种特性的材料称为超导体。高温超导体并不是大多数人认为的几百几千的高温,只是相对原来超导所需的超低温高许多的温度,通常是指在液氮温度(77 K)以上超导的材料。
铁基超导体是继发现于1986年的铜氧化物超导体之后的第二个高温超导体系,在高场领域具有独特的应用优势,是目前凝聚态物理领域的研究热点。在实际应用中,需要将超导体制备成线带材进行电流传输或磁体绕制,因此,研发高载流性能的超导线材及其规模化制备技术,是实现铁基超导材料强电应用的关键。
此前,马衍伟课题组在国际上研制出首根铁基超导线材。2014年制备的122型铁基超导带材传输电流性能在4.2K/14T下,达到10万安培每平方厘米,标示着我国已率先迈入实用化门槛。最近,该研究组在铁基超导线带材的低成本制备方面也取得了重要进展,开发出采用纯铜作为包套材料的高性能122型超导带材。
在获得优质短样的基础上,实现高性能长线的制备是新型铁基超导材料走向大规模应用的必由之路,也是其重大技术难点之一。该课题组通过对制备过程中涉及的相组分与微结构控制、界面复合体均匀加工等关键技术的系统研究,最终成功研制出长度达11米的高性能122型铁基超导长线,其传输电流性能在10特斯拉的磁场下超过18400安培每平方厘米,从而为后续的产业化生产奠定了坚实基础。
铁基高温超导研究有多重要?2014年1月10日,在人民大会堂举行的国家科学技术大会上,由赵忠贤(中国科学院物理研究所),陈仙辉(中国科学技术大学),王楠林(中国科学院物理研究所),闻海虎(中国科学院物理研究所),方忠(中国科学院物理研究所)完成的“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质的研究”获得2013年度国家自然科学一等奖,而该奖项已空缺三年。


超导应用产品是超导行业的载体。超导应用产品有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、风力超导发电机和超导变压器等,应用产品负载着超导材料,体现材料的核心价值,是超导行业的载体。
超导应用产品具有广阔的市场空间。从盈利能力来讲,超导应用产品毛利率约50%左右。
早在几年前,就有券商发表研究报告指出,超导市场的潜在规模达到2000亿元,其中核心的超导材料占比30%-40%,约800亿元左右。
目前国内超导材料主要是依赖于美国和日本进口,价格昂贵,占超导应用产品50%左右的成本。从整个产业链价值来看,超导材料占超导设备40%-50%的成本。超导行业的发展必将引发对超导材料大量的需求,因此,超导行业要发展壮大,超导材料必须要实现国产化。超导现象从1911年发现至今已超过100年,超导材料的物质结构、性质及品种逐渐清晰,并开始渐渐走近百姓生活。而中国科学院电工所马衍伟领导的研究组,始终在高性能铁基超导材料的研制中保持国际领先水平,2008年他们制备出世界首根铁基高温超导线带材,现在,他们将其载流性能提高国际最高纪录,迈入实用化门槛,为后续的产业化生产奠定了坚实基础,将把电力科技的发展带入一个崭新的阶段。
据《中国科学报》报道,日前,中科院电工研究所马衍伟研究组成功研制出国际第一根10米量级的高性能122型铁基超导长线,实现了铁基超导线带材领域的新突破。相关成果发表于《物理学C辑》。


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超导是20世纪最重大的科学发现之一,指的是某些材料在温度降低到某一临界温度电阻突然消失的现象,具备这种特性的材料称为超导体。高温超导体并不是大多数人认为的几百几千的高温,只是相对原来超导所需的超低温高许多的温度,通常是指在液氮温度(77 K)以上超导的材料。
铁基超导体是继发现于1986年的铜氧化物超导体之后的第二个高温超导体系,在高场领域具有独特的应用优势,是目前凝聚态物理领域的研究热点。在实际应用中,需要将超导体制备成线带材进行电流传输或磁体绕制,因此,研发高载流性能的超导线材及其规模化制备技术,是实现铁基超导材料强电应用的关键。
此前,马衍伟课题组在国际上研制出首根铁基超导线材。2014年制备的122型铁基超导带材传输电流性能在4.2K/14T下,达到10万安培每平方厘米,标示着我国已率先迈入实用化门槛。最近,该研究组在铁基超导线带材的低成本制备方面也取得了重要进展,开发出采用纯铜作为包套材料的高性能122型超导带材。
在获得优质短样的基础上,实现高性能长线的制备是新型铁基超导材料走向大规模应用的必由之路,也是其重大技术难点之一。该课题组通过对制备过程中涉及的相组分与微结构控制、界面复合体均匀加工等关键技术的系统研究,最终成功研制出长度达11米的高性能122型铁基超导长线,其传输电流性能在10特斯拉的磁场下超过18400安培每平方厘米,从而为后续的产业化生产奠定了坚实基础。
铁基高温超导研究有多重要?2014年1月10日,在人民大会堂举行的国家科学技术大会上,由赵忠贤(中国科学院物理研究所),陈仙辉(中国科学技术大学),王楠林(中国科学院物理研究所),闻海虎(中国科学院物理研究所),方忠(中国科学院物理研究所)完成的“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质的研究”获得2013年度国家自然科学一等奖,而该奖项已空缺三年。


超导应用产品是超导行业的载体。超导应用产品有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、风力超导发电机和超导变压器等,应用产品负载着超导材料,体现材料的核心价值,是超导行业的载体。
超导应用产品具有广阔的市场空间。从盈利能力来讲,超导应用产品毛利率约50%左右。
早在几年前,就有券商发表研究报告指出,超导市场的潜在规模达到2000亿元,其中核心的超导材料占比30%-40%,约800亿元左右。
目前国内超导材料主要是依赖于美国和日本进口,价格昂贵,占超导应用产品50%左右的成本。从整个产业链价值来看,超导材料占超导设备40%-50%的成本。超导行业的发展必将引发对超导材料大量的需求,因此,超导行业要发展壮大,超导材料必须要实现国产化。
扩展阅读


这是14年时候的一个报道


陈仙辉小组通过电阻率和磁化率测量表明,该体系的超导临界温度已达到了43开尔文(零下230.15摄氏度)。该材料为除铜氧化物高温超导体之外第一个临界温度超过40开尔文的非铜氧化物超导体,突破了“麦克米兰极限”(麦克米兰曾经断定,传统超导临界温度最高只能达到39开)。
    我科学家首次突破“麦克米兰极限”
    在高温超导研究领域获重大进展引起国际关注
    2008年6月6日  科技日报1版  吴长锋
    1986年,科学家发现了第一种高温超导材料——镧钡铜氧化物。自那以后,铜基超导材料一直是全世界物理学家的研究热点。
    2008年,日本科学家发现,氟掺杂镧氧铁砷化合物在临界温度26开尔文(K)(零下247℃)时,即具有超导特性。一个月后,中国科技大学陈仙辉领导的科研小组和中国科学院物理研究所的王楠林领导的科研小组又几乎同时报道,氟掺杂钐(铈)氧铁砷化合物的临界温度突破了常规超导体40K的极限。紧接着物理所的赵忠贤领导的研究小组又将临界温度提高到55K(零下218℃)。
    这一发现使高温超导基础研究领域有了新的突破,为新型高温超导研究指明了一个新的方向,铁基高温超导材料的出现,也印证了一句话:在科学研究上总有出其不意的惊喜。
    在铁基超导材料发现后的4年中,科学家将大部分精力放在其超导机制的研究中,其中超导电子波函数的对称性又是解决超导机制最重要的一环。我国科学家在这方面做出了世界一流的工作,例如我国的研究小组利用角分辨光电子能谱技术发现了铁基超导体中依赖费米面无节点的超导能隙。除了在铁基超导新材料的探索中取得了一系列令人瞩目的成就,在其超导机制的实验和理论研究中,我们都处在世界领先的地位,也期待着在高温超导机制的重大问题上取得突破性的成果。
    铁基超导,过去的惊喜、未来的期待,我们都忠实记录。
    (下图为中科院院士赵忠贤和团队在高温超导实验室,从左至右分别为:丁洪、王楠林、方忠、赵忠贤、陈仙辉、闻海虎。)


http://www.wokeji.com/jbsj/qb/201407/t20140729_776981.shtml



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很从点上中国人都在引领全世界啊,不错
juice 发表于 2016-7-17 20:34
很从点上中国人都在引领全世界啊,不错
这确实是一个大突破
  实用化上并不看好,且不说实验室的材料和工业用材料上的区别。光这个液氮的温度,已经限制很多了
难道超导还有长度限制的?
larry0211 发表于 2016-7-19 23:16
难道超导还有长度限制的?
是可以实用品的长度
larry0211 发表于 2016-7-19 23:16
难道超导还有长度限制的?
没有。不过凡是制造工件都有工艺技术限制。。。。比如大炮
超导的原理是什么啊
zmic787 发表于 2016-7-18 23:38
实用化上并不看好,且不说实验室的材料和工业用材料上的区别。光这个液氮的温度,已经限制很多了
不错

但是你让国外专家的脸往哪放 这样洗地太搞笑了 吃不到葡萄说葡萄酸么

就跟 超算是废物 浪费国力物力一样  美帝排第一的时候 你蹦出来了?

我们排第一 你这种人却蹦了出来
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 20:53
没有。不过凡是制造工件都有工艺技术限制。。。。比如大炮
大炮?嗯,我记得炮管在淬火时遇到麻烦,太长了,前段淬火时间和最后不一致结果效果不好。呵呵,后来采用了分层淬火油的方法解决了。


此段转载文章,经过猎杀m1a2看到有不少纰漏,请大家结合楼下 m1a2的发言仔细看


282513536 发表于 2016-7-20 21:53
超导的原理是什么啊


[实验]  1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化,获得了4.6K(-268.4℃)的低温。当昂内斯将金属汞置于低温液氮中,发现汞的电阻急剧下降,直至消失,电阻为零!这在当时简直是不可思议。超导的原理是什么?物理学面临新的课题.
超导现象总是在温度很低的条件下发生,人们把超导体发生超导现象时的温度称做临界温度。人为地制作低温是很麻烦的,显然,临界温度越高超导材料的应用就越方便,越有应用价值,于是世界各国的科研大军又致力于研制高临界温度的超导材料,超导材料开始进入实用阶段。

[分析]   面对电阻为零的超导之谜,各种学说应运而生:有的说在产生了电子隧道;有的说是在低温条件下原子被冻僵了,还有的提出电子唯象理论(建立在假定之上的理论),假定在低温条件下两个电子结成了库伯对……但是隧道怎样产生,原子如何冻僵?难有交代。

超导的发生是核外电子速率随温度变化的显著表现,是核外电子运动所引起的物质特性变化的明显特征,超导原理是:
在很低的温度下,物体的所有的电子速率降低,价电子运转在固定的平面上,达到临界温度,价和电子运转速率越来越低。核心习惯于常温下的核外电子快速运转,价和电子运转缓慢,造成了原子暂时缺失价电子的现象。核心就挪用相邻核心的价电子,相邻核心又挪用,所有的核心都向某一方向近邻挪用,于是就形成外层电子公用。这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态,核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体。
核心把公用的电子流当成自己所需求的核外电子,用核心的库仑力(原子核吸引核外电子使电子绕核运转的力)去输运它,让其在自己身边流过。这样,公用的电子虽然没有绕核运转,但每一瞬时从核心身边流经的电子较多,部分地满足核心对电子的需求。
超导体通电后,在电压波的作用下,使超导体处于公用的状态下的价电子顺势移动,形成了核外层电子公用的电子流——超导电流。核心把外来(公用)的电子流当成自己所需求的电子一部分,用核心的库仑力去顺势输运它,让其在自己身边流过,于是超导电流不仅不受到阻力,而且还获得了一份来自核心的输运力。在原子库仑力的接力输送下,电子畅通无阻,形成了电阻为零的超导现象。
正因为超导电流获得了核心的输运力,所以它能像常态的核外电子那样永恒不断地运动,流速均衡、电阻为零,保持永恒的电流。超导发生是大量的电子群集流动。大量电子的定向运动,伴生着很强的电磁波,伴生着极强的磁场。

超导的抗磁性   超导时大量电子在物体内均衡畅通地在核心边流动,成了核外电子的组成部分,大量电子的定向流动伴生着很强的磁场。外磁场会干扰电子的定向运动,所以伴生的磁场必须把外磁场抵制在外,于是就形成了很强的抗磁性。
实验表明,金属物体(第一类超导体)在超导时,外磁场从超导体内完全排出,表现出很强的抗磁性,又称迈斯纳效应。若外磁场太强,干扰电子不能形成整齐的定向运动,即使到了临界低温,超导也不能发生。这种现象正好印证了以上所讲的电—磁伴生现象。
同样,内磁场强的物体也难以发生超导,铁磁性或反铁磁性金属因其内部结构元的排列使得部分价磁力叠加,内磁场较强,阻止电子直线定向流动,因而不具有超导性能。而且磁性物质的微粒——杂质也会阻断核外电子共用,影响超导发生。

第二类超导体   大自然往往是戏剧性地展示其风采,近些年发现的超导材料并不是传统上被认为是良导体的金属及其合金,而是在常态下导电性能很差的氧化物体系的陶瓷,这就是所谓第二类超导体。
此类超导是因多元素化合后,在低温条件价电子速率不尽相同,造成了较大的电子空位,所以这类超导体的临界温度较高,超导电流也较大。因化合体是由许多元素的结构元结合而成,电子空位只占其一隅(整体上是一条细缝),第二类超导体的超导电流伴生的磁力线不是很密,外磁场还是能从其他元素间穿过,所以迈斯纳效应不是十分明显,但是允许通过的外磁性不能太强,否则也会阻断超导。
元素的价电子数为3、5、7时,价电子不能均匀分布在原子表面,于是形成了价和运转绕核心的环绕角不均匀,或价电子层的再分层(如3可以分成2,1),低温条件下核心对最外层电子管束不力,首先在间隙大的部位形成电子空位,所以价电子数为3、5、7的元素在常温下通常是绝缘体,在低温下却较易形成超导。
当原子质量较大,核外电子数多,层数也多,核心对外层电子管束不力,超导电子空位容易产生,所以较易形成超导,而且临界温度较高。
一些绝缘体在低温条件下价和电子降低速率,发生了外电子公用,形成了性能良好的超导体,绝缘体形成超导,为电子空位导电再次提供了例证,大自然用超导现象向人们展示着核心与核外电子间的依存关系,述说着核外电子运动的规律性。
超导现象的特征,一是在低温条件下价和电子降低速率,形成了外电子公用;二是超导时公用电子的流动不仅不受到阻力,而且还获得了一份来自核心的输运力。背离了这两大特征,超导就无从谈起。
物质的超导特性与温度密切相关,而且极有规律性。再一次为核外电子的运转线路、速率决定物质的各种特性;电子运动的线路、速率的变化决定物质各种特性的论点提供了有力的例证。

[反思] 尽管库伯对理论获得了诺贝尔奖,但它仍然是一个唯象理论,首先,两个电子如何能紧密结成对?这直接违背同性相斥的自然原理。其次,超导体的电流运行的不是匀速直线,必定会有能量损失,损失的能量由哪里补充?抗磁性是如何发生?所谓理论连核心的输运力都没有想到、没有提到,说的再复杂,再冠冕堂皇,不符合自然能量守恒法则肯定不是事实。
超导的抗磁性(迈斯纳效应)再一次为电子的运动伴生着电磁波提供了例证,超导现象是大自然向人们展示在低温条件下的核外电子运动的新规律。

此段转载文章,经过猎杀m1a2看到有不少纰漏,请大家结合楼下 m1a2的发言仔细看


282513536 发表于 2016-7-20 21:53
超导的原理是什么啊


[实验]  1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化,获得了4.6K(-268.4℃)的低温。当昂内斯将金属汞置于低温液氮中,发现汞的电阻急剧下降,直至消失,电阻为零!这在当时简直是不可思议。超导的原理是什么?物理学面临新的课题.
超导现象总是在温度很低的条件下发生,人们把超导体发生超导现象时的温度称做临界温度。人为地制作低温是很麻烦的,显然,临界温度越高超导材料的应用就越方便,越有应用价值,于是世界各国的科研大军又致力于研制高临界温度的超导材料,超导材料开始进入实用阶段。

[分析]   面对电阻为零的超导之谜,各种学说应运而生:有的说在产生了电子隧道;有的说是在低温条件下原子被冻僵了,还有的提出电子唯象理论(建立在假定之上的理论),假定在低温条件下两个电子结成了库伯对……但是隧道怎样产生,原子如何冻僵?难有交代。

超导的发生是核外电子速率随温度变化的显著表现,是核外电子运动所引起的物质特性变化的明显特征,超导原理是:
在很低的温度下,物体的所有的电子速率降低,价电子运转在固定的平面上,达到临界温度,价和电子运转速率越来越低。核心习惯于常温下的核外电子快速运转,价和电子运转缓慢,造成了原子暂时缺失价电子的现象。核心就挪用相邻核心的价电子,相邻核心又挪用,所有的核心都向某一方向近邻挪用,于是就形成外层电子公用。这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态,核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体。
核心把公用的电子流当成自己所需求的核外电子,用核心的库仑力(原子核吸引核外电子使电子绕核运转的力)去输运它,让其在自己身边流过。这样,公用的电子虽然没有绕核运转,但每一瞬时从核心身边流经的电子较多,部分地满足核心对电子的需求。
超导体通电后,在电压波的作用下,使超导体处于公用的状态下的价电子顺势移动,形成了核外层电子公用的电子流——超导电流。核心把外来(公用)的电子流当成自己所需求的电子一部分,用核心的库仑力去顺势输运它,让其在自己身边流过,于是超导电流不仅不受到阻力,而且还获得了一份来自核心的输运力。在原子库仑力的接力输送下,电子畅通无阻,形成了电阻为零的超导现象。
正因为超导电流获得了核心的输运力,所以它能像常态的核外电子那样永恒不断地运动,流速均衡、电阻为零,保持永恒的电流。超导发生是大量的电子群集流动。大量电子的定向运动,伴生着很强的电磁波,伴生着极强的磁场。

超导的抗磁性   超导时大量电子在物体内均衡畅通地在核心边流动,成了核外电子的组成部分,大量电子的定向流动伴生着很强的磁场。外磁场会干扰电子的定向运动,所以伴生的磁场必须把外磁场抵制在外,于是就形成了很强的抗磁性。
实验表明,金属物体(第一类超导体)在超导时,外磁场从超导体内完全排出,表现出很强的抗磁性,又称迈斯纳效应。若外磁场太强,干扰电子不能形成整齐的定向运动,即使到了临界低温,超导也不能发生。这种现象正好印证了以上所讲的电—磁伴生现象。
同样,内磁场强的物体也难以发生超导,铁磁性或反铁磁性金属因其内部结构元的排列使得部分价磁力叠加,内磁场较强,阻止电子直线定向流动,因而不具有超导性能。而且磁性物质的微粒——杂质也会阻断核外电子共用,影响超导发生。

第二类超导体   大自然往往是戏剧性地展示其风采,近些年发现的超导材料并不是传统上被认为是良导体的金属及其合金,而是在常态下导电性能很差的氧化物体系的陶瓷,这就是所谓第二类超导体。
此类超导是因多元素化合后,在低温条件价电子速率不尽相同,造成了较大的电子空位,所以这类超导体的临界温度较高,超导电流也较大。因化合体是由许多元素的结构元结合而成,电子空位只占其一隅(整体上是一条细缝),第二类超导体的超导电流伴生的磁力线不是很密,外磁场还是能从其他元素间穿过,所以迈斯纳效应不是十分明显,但是允许通过的外磁性不能太强,否则也会阻断超导。
元素的价电子数为3、5、7时,价电子不能均匀分布在原子表面,于是形成了价和运转绕核心的环绕角不均匀,或价电子层的再分层(如3可以分成2,1),低温条件下核心对最外层电子管束不力,首先在间隙大的部位形成电子空位,所以价电子数为3、5、7的元素在常温下通常是绝缘体,在低温下却较易形成超导。
当原子质量较大,核外电子数多,层数也多,核心对外层电子管束不力,超导电子空位容易产生,所以较易形成超导,而且临界温度较高。
一些绝缘体在低温条件下价和电子降低速率,发生了外电子公用,形成了性能良好的超导体,绝缘体形成超导,为电子空位导电再次提供了例证,大自然用超导现象向人们展示着核心与核外电子间的依存关系,述说着核外电子运动的规律性。
超导现象的特征,一是在低温条件下价和电子降低速率,形成了外电子公用;二是超导时公用电子的流动不仅不受到阻力,而且还获得了一份来自核心的输运力。背离了这两大特征,超导就无从谈起。
物质的超导特性与温度密切相关,而且极有规律性。再一次为核外电子的运转线路、速率决定物质的各种特性;电子运动的线路、速率的变化决定物质各种特性的论点提供了有力的例证。

[反思] 尽管库伯对理论获得了诺贝尔奖,但它仍然是一个唯象理论,首先,两个电子如何能紧密结成对?这直接违背同性相斥的自然原理。其次,超导体的电流运行的不是匀速直线,必定会有能量损失,损失的能量由哪里补充?抗磁性是如何发生?所谓理论连核心的输运力都没有想到、没有提到,说的再复杂,再冠冕堂皇,不符合自然能量守恒法则肯定不是事实。
超导的抗磁性(迈斯纳效应)再一次为电子的运动伴生着电磁波提供了例证,超导现象是大自然向人们展示在低温条件下的核外电子运动的新规律。
282513536 发表于 2016-7-20 21:53
超导的原理是什么啊
BCS超导,实际上是一种电子与原子核的共振
BCS超导.jpg

bjnr 发表于 2016-7-20 22:12
[实验]  1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化,获得了4.6K(-268.4℃)的低温。当昂内斯将 ...


这个反思里的观点还停留在经典电磁学的理论。

1两个电子如何能紧密结成对?  实际上这不是两个电子直接相互吸引结合成对,而是两个电子之间,电子与离子实(就是除去最外层价电子的原子核与次外层,中层,内层电子)之间的电场有一些最低能级的解,这两个电子一直保持在这个最低能级的解上运动;所以这不是电子直接吸引结合,打个比方,假设一个带负电容器内,有一堆一样大小重量电荷的小球,这些小球之间就会相互为彼此定位在尽量接近在最稳定的状态;

2、电荷运动是否直线,与是否产生能量损失无关。电荷运动是否能产生电磁辐射,有一个前提:这个运动要么不改变电荷的势能而改变电荷的动能,要么改变其势能而不改变动能。超导时BCS库柏对运动时,其动能+势能恒不改变其哈密尔顿量,因此没有能量损失

3、然而,BCS超导理论已经被无数成功的超导实验,超导材料证实,何来“说的再复杂,再冠冕堂皇,不符合自然能量守恒法则肯定不是事实。”,根据科学原理就是通过可证伪性考验的实证,BCS超导理论成功预言了多种超导材料的研发,并且这种研发、制造在世界上的各个实验室,厂家里时可以重复的——液氦沸点工作温度的超导体,以及本帖液氮沸点工作温度的铁基超导体,都是在BCS理论预言下研发出来,所以,BCS超导理论就是超导的一部分真理,符合事实。
bjnr 发表于 2016-7-20 22:12
[实验]  1911年荷兰著名物理学家卡梅林·昂内斯首次将氮液化,获得了4.6K(-268.4℃)的低温。当昂内斯将 ...


这个反思里的观点还停留在经典电磁学的理论。

1两个电子如何能紧密结成对?  实际上这不是两个电子直接相互吸引结合成对,而是两个电子之间,电子与离子实(就是除去最外层价电子的原子核与次外层,中层,内层电子)之间的电场有一些最低能级的解,这两个电子一直保持在这个最低能级的解上运动;所以这不是电子直接吸引结合,打个比方,假设一个带负电容器内,有一堆一样大小重量电荷的小球,这些小球之间就会相互为彼此定位在尽量接近在最稳定的状态;

2、电荷运动是否直线,与是否产生能量损失无关。电荷运动是否能产生电磁辐射,有一个前提:这个运动要么不改变电荷的势能而改变电荷的动能,要么改变其势能而不改变动能。超导时BCS库柏对运动时,其动能+势能恒不改变其哈密尔顿量,因此没有能量损失

3、然而,BCS超导理论已经被无数成功的超导实验,超导材料证实,何来“说的再复杂,再冠冕堂皇,不符合自然能量守恒法则肯定不是事实。”,根据科学原理就是通过可证伪性考验的实证,BCS超导理论成功预言了多种超导材料的研发,并且这种研发、制造在世界上的各个实验室,厂家里时可以重复的——液氦沸点工作温度的超导体,以及本帖液氮沸点工作温度的铁基超导体,都是在BCS理论预言下研发出来,所以,BCS超导理论就是超导的一部分真理,符合事实。
楼上两位说的好高大上啊,不明觉厉
282513536 发表于 2016-7-20 22:33
楼上两位说的好高大上啊,不明觉厉

哪那么容易明白,要真明白需要翻《固体物理学》,但看懂需要积累足够数学基础和量子力学基础。


如果仅是做通俗科普,可以说BCS超导原理,是电子振动着向前运动的频率,与晶格里的原子(除去参与导电的那部分电子)振动着向前传播的频率一致,于是没有能量损失。
见13楼配图
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 22:33
这个反思里的观点还停留在经典电磁学的理论。

1两个电子如何能紧密结成对?  实际上这不是两个电子 ...
没有你真是不行啊 我们得看多少伪知识

拥抱
bjnr 发表于 2016-7-20 22:51
没有你真是不行啊 我们得看多少伪知识

拥抱
过奖了,还有QGP,fdbiology,enroger等高人


以及还有版主您,larry001,未来航空兵等潜力股


我正好是赶得巧说了一些自己擅长的。
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 22:56
过奖了,还有QGP,fdbiology,enroger等高人
本版最近几个月的工作得到了大家的支持,改版方向顺利实施


有了不小改观
wszaa321 发表于 2016-7-20 21:58
不错

但是你让国外专家的脸往哪放 这样洗地太搞笑了 吃不到葡萄说葡萄酸么
   你连实验室的用什么材料和工业用材料都不知道就大放厥辞
   连工厂的运作都不知道,除了放厥词还能放什么,
zmic787 发表于 2016-7-20 23:00
你连实验室的用什么材料和工业用材料都不知道就大放厥辞
   连工厂的运作都不知道,除了放厥词还能放 ...
@wszaa321
个人认为能不能工业化,不能单纯说应用时是否要保持一定苛刻使用条件来判断

最重要的是,这个技术的需求。工业上用到一定量的液氮,用到高度真空,无尘车间也不少了,仅从设备的使用条件来看,都比较苛刻,然而即便苛刻也要用,因为有需求。
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 23:07
@wszaa321
个人认为能不能工业化,不能单纯说应用时是否要保持一定苛刻使用条件来判断
  这个,比如在军舰上 ,比如巡洋舰和航母等大型舰就可以用。因为其本身是个独立的系统,还有备份。
  工业化,首先考虑的是成本,工艺的复杂程度和材料纯度的要求都是影响成本的主要因素。实验室可以用分析纯不计成本不考虑工艺的复杂程度,工厂不可能这样做。
实用化上并不看好,且不说实验室的材料和工业用材料上的区别。光这个液氮的温度,已经限制很多了
目前铁基材料仍然只能用液氦,这才是限制。

如果真的能用液氮,就能大规模工业应用了,液氮超级便宜,并且空气中就有氮,只要有电,可以就地大量制造(将空气液化分离即可)。
比如发电机用了超导材料,发电效率可以增加几十倍,代价只不过是要用一点点电,就地制造液氮(相当于九牛一毛)。

如果连液氮你都认为限制多,那你想怎地?想等常温超导?
lk72 发表于 2016-7-21 22:37
目前铁基材料仍然只能用液氦,这才是限制。

如果真的能用液氮,就能大规模工业应用了,液氮超级便宜, ...
  你能提供数据,告诉大家,这个中科院这个铁基材料用的是什么纯度,多少钱一吨或者公斤,合成工艺是什么,成本是多少,?

zmic787 发表于 2016-7-21 22:55
你能提供数据,告诉大家,这个中科院这个铁基材料用的是什么纯度,多少钱一吨或者公斤,合成工艺是什么 ...


现在还没到讨论这个的时候,因为50K没突破液氦,离液氮还差得远,注定只能在实验室用。因为中国没有氦资源,只能从美国进口。

既然还没工业化,你又如何知道工业化时配方和实验室有什么区别?

到了液氮(你说的)自然会有大量应用。其合成价格在其能带来的巨大经济效益前不值一提,比如用在发电机发电效率提高50倍(这个50倍有来源)。

主要是针对你说的“液氮是个很大的限制”这个说法。
如果连液氮这么便宜都成为很大限制,那就等常温超导了,这个根本不现实,因为理论上常温超导是否存在都不知道。
你还不如直接说超导研究就是瞎折腾、毫无工业价值得了,因为常温超导可能是无法实现的。
zmic787 发表于 2016-7-21 22:55
你能提供数据,告诉大家,这个中科院这个铁基材料用的是什么纯度,多少钱一吨或者公斤,合成工艺是什么 ...


现在还没到讨论这个的时候,因为50K没突破液氦,离液氮还差得远,注定只能在实验室用。因为中国没有氦资源,只能从美国进口。

既然还没工业化,你又如何知道工业化时配方和实验室有什么区别?

到了液氮(你说的)自然会有大量应用。其合成价格在其能带来的巨大经济效益前不值一提,比如用在发电机发电效率提高50倍(这个50倍有来源)。

主要是针对你说的“液氮是个很大的限制”这个说法。
如果连液氮这么便宜都成为很大限制,那就等常温超导了,这个根本不现实,因为理论上常温超导是否存在都不知道。
你还不如直接说超导研究就是瞎折腾、毫无工业价值得了,因为常温超导可能是无法实现的。
lk72 发表于 2016-7-21 23:44
现在还没到讨论这个的时候,因为50K没突破液氦,离液氮还差得远,注定只能在实验室用。因为中国没有氦 ...
  发电效率提高50倍?请问如何提高法?
  吹,就知道吹
  发动机其实也可以当成电动机,现在电动机的损耗有涡流损耗和电阻损耗,一般大型电机的效率可达90%以上,你用超导,免除了电阻损耗而已,你告诉我,50倍从哪里来?

zmic787 发表于 2016-7-21 23:49
发电效率提高50倍?请问如何提高法?
  吹,就知道吹
  发动机其实也可以当成电动机,现在电动机的损 ...


50倍是记错,应是效率提高50%。材料见楼下。
普通发电机励磁线圈需要消耗很大的电流且有很大损耗,磁场也不够大。使用超导线圈,可以大大降低励磁损耗,同时磁场大大增强,转子切割磁力线产生更大电流,一减一增,效率提高。
发电机在发电的同时,本身也要消耗很多电能。这个不是电动机原理倒过来解释的。

这个只是说明超导工业应用前景很大。不单是发电机。比如磁共振就用到超导,产生极强磁场。
磁共振目前仍要用液氦冷却,如果能使用液氮,那么磁共振的使用成本将下降一个数量级。(液氮价格仅为液氦1/100),这个效益够明显吗?


我倒是想听听液氮如何成为很大限制。
如果你说的是液氦是很大限制,我认。因为目前铁基最高是55k,只能用昂贵的液氮。

关于成本,文中也说了:最近,该研究组在铁基超导线带材的低成本制备方面也取得了重要进展。。。
你没必要抬杠,问多少钱一吨。
况且人家又没公布成分,你又如何断定工业生产的和实验室的会有很大区别?
更何况,根据常识,一样东西如果能进入工业化生产,那它的成本一定会比实验室的成本要低。
zmic787 发表于 2016-7-21 23:49
发电效率提高50倍?请问如何提高法?
  吹,就知道吹
  发动机其实也可以当成电动机,现在电动机的损 ...


50倍是记错,应是效率提高50%。材料见楼下。
普通发电机励磁线圈需要消耗很大的电流且有很大损耗,磁场也不够大。使用超导线圈,可以大大降低励磁损耗,同时磁场大大增强,转子切割磁力线产生更大电流,一减一增,效率提高。
发电机在发电的同时,本身也要消耗很多电能。这个不是电动机原理倒过来解释的。

这个只是说明超导工业应用前景很大。不单是发电机。比如磁共振就用到超导,产生极强磁场。
磁共振目前仍要用液氦冷却,如果能使用液氮,那么磁共振的使用成本将下降一个数量级。(液氮价格仅为液氦1/100),这个效益够明显吗?


我倒是想听听液氮如何成为很大限制。
如果你说的是液氦是很大限制,我认。因为目前铁基最高是55k,只能用昂贵的液氮。

关于成本,文中也说了:最近,该研究组在铁基超导线带材的低成本制备方面也取得了重要进展。。。
你没必要抬杠,问多少钱一吨。
况且人家又没公布成分,你又如何断定工业生产的和实验室的会有很大区别?
更何况,根据常识,一样东西如果能进入工业化生产,那它的成本一定会比实验室的成本要低。
超导发电机
在电力领域,利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万~6万高斯,并且几乎没有能量损失,这种发电机便是交流超导发电机.超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5~10倍,达1万兆瓦,而体积却减少1/2,整机重量减轻1/3,发电效率提高50%.
lk72 发表于 2016-7-22 00:45
超导发电机
在电力领域,利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万~6万高斯,并且几乎没有能量损 ...
  X×(1+0.5)=1,麻烦算一下,这个X=?我很想知道,是哪一家公司生产的发电机,是这个效率
zmic787 发表于 2016-7-18 23:38
实用化上并不看好,且不说实验室的材料和工业用材料上的区别。光这个液氮的温度,已经限制很多了
液氮比液氦实用性高很多了。
超导除了免除电阻损耗而外,还可以提高功率密度。


比如电动机,为了将电阻热压在低的水平,绕组中电流密度也得控制在很低的水平。理论上铜的极限电流密度是103KA/平方厘米,弱磁场下超导体的临界电流密度大于等于104KA/平方厘米,尽管实际应用肯定会在强磁场,导致超导也没法工作在临界电流密度,但哪家设计电机敢把常导绕组在2~3T磁场中工作时的电流密度提高到1KA/平方厘米的?但是超导可以在14T时,考虑足够的应付波动安全余量下,达到10KA/平方厘米的电流密度下工作。

@zmic787

zmic787 发表于 2016-7-22 14:47
X×(1+0.5)=1,麻烦算一下,这个X=?我很想知道,是哪一家公司生产的发电机,是这个效率


发电机首先要有磁场,才能切割磁力线发电并,并且磁场越强,发电能力越高。
产生磁场就要耗电。用超导线圈把这个耗电减少,并且产生更强磁场,一减一增,效率自然提高。
超导发电机效率提高50%的来源
http://sm.baike.com/item/5479b72904a2e6cf32e5aa8eeb3193d8.html?from=smsc&uc_param_str=dnntnwvepffrgibijbpr



我举发电机的例子,只不过是为了是说明超导技术的工业前景,能突破液氮即可大量应用。类似例子有很多,不喜欢发电机的例子可以聊点别的。

还是那句话,主要针对你说的液氮仍然不实用而言。
只要有电,液氮可以低成本、源源不断、就地制造出来,不用你每时每刻添加,工业上应用没有障碍(家用还不行)。
如果液氮还不算实用,你难道想等常温超导才叫实用?
不要回避你的问题。
zmic787 发表于 2016-7-22 14:47
X×(1+0.5)=1,麻烦算一下,这个X=?我很想知道,是哪一家公司生产的发电机,是这个效率


发电机首先要有磁场,才能切割磁力线发电并,并且磁场越强,发电能力越高。
产生磁场就要耗电。用超导线圈把这个耗电减少,并且产生更强磁场,一减一增,效率自然提高。
超导发电机效率提高50%的来源
http://sm.baike.com/item/5479b72904a2e6cf32e5aa8eeb3193d8.html?from=smsc&uc_param_str=dnntnwvepffrgibijbpr



我举发电机的例子,只不过是为了是说明超导技术的工业前景,能突破液氮即可大量应用。类似例子有很多,不喜欢发电机的例子可以聊点别的。

还是那句话,主要针对你说的液氮仍然不实用而言。
只要有电,液氮可以低成本、源源不断、就地制造出来,不用你每时每刻添加,工业上应用没有障碍(家用还不行)。
如果液氮还不算实用,你难道想等常温超导才叫实用?
不要回避你的问题。
lk72 发表于 2016-7-23 00:35
发电机首先要有磁场,才能切割磁力线发电并,并且磁场越强,发电能力越高。
产生磁场就要耗电。用超导 ...
这种国内的百科问题很多的,连数据来源都没有,比如那个效率提高50%的数据绝对是错误的。

大型异步电动/发电机已经有超过90%的整体效率(注意是整体,已经考虑了其他所有损耗的环节,包括您提到的磁场),超导再怎么努力也只能在这不到10%的空间里做文章。当然不是说超导技术在电力领域没有前景,提高功率密度、降低重量方面还是很有潜力的。

而且就算是达到液氮温区,也离所谓的实用差得远,因为液氮虽然不贵,但整套液氮冷却系统带来的成本可就不是一个概念了。实际上商业化的液氮温区超导产品早就有了,比如这个3年多前就上市的多层结构77K高温超导线缆(≥500A的Contact factory那一项,据说已经可以做到15400A/平方厘米以上)。
1.jpg
这家公司也有超导电动机和发电机产品,不过从来没以发电效率为主打做过宣传,毕竟自身的效率比常温系统并没有提高多少(比如该公司某型10MW直接驱动型超导机组的效率是96%,不含电力转换机构),主要优势还是在体积和重量方便,而电力系统里主要的能量损失还是在线缆上。


PS:ITER中央极向场的超导线圈就是这家公司的产品
过奖了,还有QGP,fdbiology,enroger等高人



膜拜诸位哥哥!有个小小滴请求,诸位哥哥以后能不能说的通俗点?比如,可以加入形象的比喻,这样就容易明白多了。
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 22:37
哪那么容易明白,要真明白需要翻《固体物理学》,但看懂需要积累足够数学基础和量子力学基础。
学习了
共振的说法,比那个库珀对更有想象空间。我就经常把超导现象想象成电子云的合并连接,形成原子核之间的一个电子云链条,从而形成一条电子流动的低阻路径。这和你前文说的共用电子好像差不多哎
当然,我这些都是唯象的想象,科学需要想象力,这也是它的最大魅力所在嘛,也是我们这些热爱科学的人能够存在的原因
再次感谢你们的科普哈。


我常常想,这个世界为什么需要科学,需要人类的脑力劳动去探究那么多隐藏在极宏观、极微观、极苛刻的“非自然”条件下的现象和理论?
最后的结论是:我们只有这样才能获得更大的力量和智慧,在更严酷的环境中去生存,或者更优雅地生存。
未知世界就如一个量子态,我们的文明让它塌缩在某个状态,取决于我们文明的观察层次,在哪个层次就能享用到那个层次的塌缩带来的具象
这些塌缩在某个态上的一个个具象总体形成了我们的文明态,也决定了这个文明态的能级。

我常常想,这个世界为什么需要科学,需要人类的脑力劳动去探究那么多隐藏在极宏观、极微观、极苛刻的“非自然”条件下的现象和理论?
最后的结论是:我们只有这样才能获得更大的力量和智慧,在更严酷的环境中去生存,或者更优雅地生存。
未知世界就如一个量子态,我们的文明让它塌缩在某个状态,取决于我们文明的观察层次,在哪个层次就能享用到那个层次的塌缩带来的具象
这些塌缩在某个态上的一个个具象总体形成了我们的文明态,也决定了这个文明态的能级。
猎杀m1a2 发表于 2016-7-20 22:56
过奖了,还有QGP,fdbiology,enroger等高人
你要回来顺便兼职科版吧。
一目半 发表于 2016-8-1 09:54
我常常想,这个世界为什么需要科学,需要人类的脑力劳动去探究那么多隐藏在极宏观、极微观、极苛刻的“非自 ...
探索  求佳  是蛋白质是就追求的必然结果 自然嵌合在我们的基因里
探索  求佳  是蛋白质是就追求的必然结果 自然嵌合在我们的基因里
lz有个问题一直挺困惑的,为什么将超导体倒置悬挂还不掉下来呢?
zmic787 发表于 2016-7-18 23:38
实用化上并不看好,且不说实验室的材料和工业用材料上的区别。光这个液氮的温度,已经限制很多了
有很多低温设备可以用,又不靠这个远距离输电