Transcript 超導體203郭家佑

超導材料
什麼是超導材料?
• 超導材料，又稱為超導體（superconductor），指可以在
在特定溫度以下，呈現電阻為零的導體。
• 低溫超導材料：通常把臨界溫度10K（約等於-263C）的
材料稱為
• 高溫超導材料：臨界溫度達到液氮溫度77K（約等於196C）的材料則稱作
※臨界溫度（critical temperature, Tc）：使超導體電阻為
零的溫度，通常以絕對溫度（Ｋ）表示大小
超導溫度的演進
超導材料特性２－零電阻
• 一般的導體，電阻是因原子熱振動
或晶格缺陷等,阻礙電流流動所造成
• 零電阻(Zero Resistance)：在超導狀
態下，自旋相反的成對電子所組成
的庫柏對（Cooper pair），在傳
導時不受晶格中離子的妨礙，因此
形成零電阻現象
電阻形成示意
超導材料特性２－抗磁性
• 抗磁性：處於超導態的材料絕不允許磁場存在於它的體內
• 超導材料在磁場中的行為與加磁場的順序無關。不管是場冷，或
是零場冷，只要金屬從正常態變到超導態後，磁通線就會完全被
排除到超導材料之外，此現象稱為麥斯那效應。
場冷
零場冷
邁斯那效應
• 成因：超導體和一般導體一樣
會產生感應電流，但是一般導
體具有電阻，所以感應電流很
快地消散掉，而超導體的電阻
為零，感應電流就能一直流動，
此電流即成為「屏蔽電流」，
應用－１
• 超導導線：作為電力傳輸線
或能源儲存裝置，可有效減
少能量之損耗。
• 缺點：價格仍高，故目前僅
有應用於超導線圈、磁鐵等
超導導線(含2120根微米直徑之鈮鈦合金纖維)
應用－２
• 超導發電機：
使用超導線圈所組成的
超導磁鐵，其電流密度
及磁場均較一般為強，
在同樣的體積重量下其
功率較高，如作為太空
計劃之能量供應源可增
加酬載量
超導發電機，擁有兩萬千瓦的功率
應用－３
• 磁浮列車：
超導體的反磁性類似磁鐵的相斥
性，但其發出的磁力更強，故可
應用於需產生大磁場之裝置，將
其置於火車車體內，並在軌道上
佈置電磁鐵，則成磁浮列車。
醫療上的應用-NMR-CT
 核磁共振(Nuclear Magnetic
Resonance Computed Tomography)：
具有核磁矩的物質在一定的恆定磁場
和交變磁場同時作用下，對變化的電
磁場產生強烈的共振吸收現象。
 高溫超導體製成的線圈可以通過
極大的電流而產生的磁場比一般
磁鐵高兩個數量級。
 磁場越大、氫的共振訊號越強，
得到的圖越清晰
謝謝聆聽