美国超导技术的发展历程
超导技术是指某些材料在低温下电阻会消失,具有磁通排斥效应和磁场限制作用的特殊性质。这种神奇带来了很多应用可能性,例如高速列车、MRI等医学设备以及核聚变反应堆等。
20世纪初,荷兰科学家海因里希·卡马林戈·安德森(H.K.Onnes)通过液化氦,在极低温度下发现了铅的0电阻状态,从而开启了超导领域的先河。由于实际运用需要更高工作温度与广泛适用范围才能推动其商业化进程。
到了1961年,英国物理学家BrianD.Josephson提出了一个新概念:Josephson隧穿效应(Josephsoneffect),它促使人们关注到一种新型超导体——亚铜氧化物(YBCO)。YBCO是一种常见高温超导体系(HTS),可以在-100℃左右达到0电阻态。
后来,在1986年全球范围掀起“高Tc”(high-Temperaturesuperconductor,HTS)研究狂潮时期,美国的超导材料研究暴发式增长。其中最为著名的是被誉为“液氮时代”的BSCCO系列高温超导体(Bi-Sr-Ca-Cu-O)的诞生。其Tc值可达到77K(-196°C),不仅接近于常温,而且比YBCO系列还要简单易制备、稳定性好。
另外一种被称作全硬质合金线(All-Metalhardsuperconductorwire)也在90年中期正在进行开发,它能够实现直流电场下的稳定运行,在应用于磁悬浮列车中表现出了相当不俗的效果。
以上这些具有里程碑意义的技术突破是美国超导技术领域得以快速成长和公认重量级别产业源头之一原因。随着更多领域如新能源、航天等产业对技巧提出需求,美国超导将继续成为引领该领域全球创新与变革升级进步前沿之地。