未来-细节设计
- 1. 常温超导
- 2. 理由：我们想要降低磁悬浮设备的能耗，超导会比电磁铁更好。而现有的技术只有高温超导能够满足我们的需求，维持相对较低的温度是我们能耗的很大一部分输出。如果能够实现常温超导，能耗就能大大减少。另外，常温超导本身就是一个很“辅助性”的工具。如在能量运输的过程中，使用常温超导可以大大减少能量的损耗；如果有其他小组想要实现核聚变，常温超导也能起到至关重要的作用，是一个我们和其他组合作的筹码。
- 3. 应用前景：
- l 超导电器。超导体没有电阻，会极大推动现有电子技术的使用。我们日常的应用电子技术，都是基于有电阻的电路，由于电阻产生的电的消耗是极为巨大的，人们为了电阻产生的散热问题，投入了无数资源。电脑会变成超导计算机，想象你的电脑没有电阻，不再需要散热，电脑可以更轻薄。使用超导晶体管的集成电路，电脑的速度直接可以有几十几百倍的提升；用电的效率更高，家里的用电量就直接降低了，灯泡却更亮了，电动车跑的更快了，电器的使用变得更加方便，更多的精细电元件可以使用到我们的生活中。据说现在已经有很多公司在研究超导计算机和量子计算机。
- l 量子计算机。现在已经被研制出来的两台量子计算机，一台是基于电磁激光技术，一台是基于超导微波技术。其中IBM公司的基于超导微波技术的量子计算机已经让人们看到了超导体在计算机领域的可行性。
- l 超导发电。目前，超导发电机有两种含义。一种含义是将普通发电机的铜绕组换成超导体绕组，以提高电流密度和磁场强度，具有发电容量大、体积小、重量轻、电抗小、效率高的优势。 另一种含义是指超导磁流体发电机，磁流体发电机具有效率高、发电容量大等优点，但传统磁体在发电过程中会产生很大的损耗，而超导磁体自身损耗小，可以弥补这一不足。发电损失降到最低，也可能会导致放发电变得更加容易，可能我们身边很多能源都可以用做发电元件提供日常用电，如太阳能、运动能。
- l 超导输电：由超导材料制作的超导电线和超导变压器，可以把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，用铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。
- l 磁悬浮交通。超导磁悬浮列车：利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。磁悬浮汽车：这种汽车据说已经被发明出来，但如果超导技术成熟，即可进入实用阶段。磁悬浮轮胎，有报道说磁悬浮轮胎的原型已经被一位中国小伙发明，具有现在轮胎所不具有的高性能特性。还有磁悬浮滑板，可能会代替我们日常行走。
- l 磁悬浮机械。把磁悬浮特性应用到在机械研发上，可使重要元件没有摩擦力，机械的制动效率和速度会大大增加，能够做到现有机械做不到的很多功能。
- l 超导医疗。据说医疗行业现在已经有了超导磁力共振仪，可以对很多重要疾病进行诊断。
- l 核聚变反应堆“磁封闭体”：核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿摄氏度，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。由于核聚变原料的广泛性，能源问题有望就被彻底解决。即使远距离的太空旅行也会变得有可能。
- 4. 实现路径：
- 1. 理论上，对超导机制的研究，对材料微观结构与宏观性质之间的影响的研究
- 2. 材料的大规模生产（实验的可重复性）
- 3. 材料的精密控制——精密控制所需要的仪器，高纯度材料的获得
2024-11-27 08:32:17
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