超导材料论文
超导材料研究综述
研究的目的与意义:超导材料是一种具有超导特性的新型材料,它在一定低温条件下能排斥磁力线并且呈现出电阻为零的现象。超导材料由于具有零电阻、完全抗磁性和超导隧道效应等优异的特性,高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用、电子学应用和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
国内外发展现状:随着一代及二代高温超导材料的产业化,超导材料的应用形势也逐渐明朗起来。本文即从超导材料产业化最新动态入手,比较了一代及二代高温超导材料的优劣势,对两代超导材料的应用前景进行了分析,并详细介绍了超导在舰船及风电领域的应用动态,而上述领域被业界普遍认为是最有可能率先实现超导应用的两大领域。实验方法:为了合理解释含稀土离子的高温超导材料的电子顺磁共振谱,从晶体场理论出发,给出晶体材料中稀土离子的微扰公式,阐述了高温超导材料中稀土Kramers离子的自旋哈密顿参量理论,并计算给出了稀土离子Re3+的电子顺磁共振(electron paramagnetie resonance,EPR)参量g因子和超精细结构常数A。计算结果与实验谱线符合较好,说明所采用的微扰公式和理论处理方法是有效和合理的。
结论:研究表明,对高温超导材料中Re3+的自旋哈密顿参量进行精确解释,通常应该考虑到二阶微扰项的贡献。由于高温超导材料具有零电阻性、通电能力强、体积小、重量轻和完全抗磁性等特性,随着社会节能减排压力的日益增加和社会深层次发展的需求,其应用范围将从大功率输电电缆、电机等技术领域,逐步进入有色金属方面的研究。在国家"十二五"发展规划的高端装备制造业中,高品质工业铝型材产品是实现大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。由于使用铝合金装备的轨道交通机车可降低车辆质量50%,实现节能约12%,增加运力10%左右,加之发达国家铝合金型材加工水平发展较快,铝合金在车体质量中的比重不断增加。随着铝型材部件机械强度的提高,薄壁型材的应用已经拓展至各个发展方向。利用传输矩阵法研究了按分形三分Cantor序列构成的一维超导光子晶体的传输特性。数值结果表明,与传统电介质材料构成的光子晶体的频谱不同,这种光子晶体频谱没有展现出自相似性。此外,当构成光子晶体的两种材料的光学厚度相同时,光子晶体的频谱具有明显的周期性,并且在光子带隙中间成对地出现缺陷模。这种特性可以用于设计通道滤波器。电磁发射和超导技术都是目前研究的热点,将超导技术运用于电磁发射技术是未来的研究方向。结合电磁线圈发射原理,分析了电磁线圈发射在储能密度、触发开关和驱动线圈绝缘强度等方面存在的技术难题,分别探讨了超导储能、超导开
关、超导材料和磁悬浮等超导技术在电磁线圈发射中的应用前景,为电磁发射技术的研究提供了新思路。
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