美國利用納米技術(shù)研制超導(dǎo)電線

 據(jù)美國合眾社報(bào)道，納米技術(shù)將有助于發(fā)展下一代超導(dǎo)電線，這種電線可以在從電網(wǎng)到磁懸浮列車的所有用電設(shè)備上使用。

 超導(dǎo)體可以使電流不受到有效電阻的阻礙，所以它能有效地傳輸很強(qiáng)的電流。但是問題是在發(fā)動機(jī)或高壓電線產(chǎn)生的強(qiáng)磁場周圍，超導(dǎo)體的超導(dǎo)性將受到破壞。在存在強(qiáng)磁場的情況下，電流通過超導(dǎo)體時(shí)會產(chǎn)生磁渦流，從而使電子運(yùn)動受到電阻阻礙。

 美國田納西州橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員AmitGoyal和同事們在實(shí)驗(yàn)中使用了高溫超導(dǎo)體釔鋇銅氧（YBCO）材料，這種材料可以在液氮溫度下顯示出超導(dǎo)性，比其它的超導(dǎo)材料的臨界溫度高得多。Goyal和同事們發(fā)現(xiàn)把非超導(dǎo)性陶瓷鋯酸鋇做成10納米長或?qū)挼狞c(diǎn)列，有助于克服超導(dǎo)體在強(qiáng)磁場周圍失效的缺點(diǎn)。

 研究人員們在柔軟的金屬基底上生長出YBCO薄膜，和YBCO混合在一起的還有鋯酸鋇納米點(diǎn)。由于鋯酸鋇和超導(dǎo)體YBCO之間的相互作用，這些納米點(diǎn)會自動地排成隊(duì)列豎直地穿過YBCO。Goyal說：“超導(dǎo)體中的這種隊(duì)列缺陷起到了阻礙磁通量通過的作用，使得超導(dǎo)體在強(qiáng)磁場周圍也能顯示出超導(dǎo)性。”納米點(diǎn)在壓制磁通量的過程中扮演了重要的角色，如果鋯酸鋇顆粒太大，磁場就可以在超導(dǎo)體中通過。麥迪遜威斯康星大學(xué)材料科學(xué)家DavidLarbelestier說：“這是一個(gè)值得關(guān)注的進(jìn)展。”

 這項(xiàng)研究使得高溫超導(dǎo)體首次達(dá)到或超過大尺度工業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，包括發(fā)動機(jī)、電纜和高強(qiáng)度磁鐵等方面的應(yīng)用。Goyal希望工業(yè)上可以在今后幾年內(nèi)可以生產(chǎn)出這種有納米缺陷的超導(dǎo)電線來。

 Goyal說：“我們可以設(shè)想一下超高效率的、對環(huán)境友好的發(fā)動機(jī)和對電網(wǎng)發(fā)展起到革命性改變的地下輸電線路。像紐約這樣擁擠不堪的城市對電力的需求與日俱增，總有一天，電網(wǎng)的輸電能力將達(dá)到極限。用超導(dǎo)電線代替現(xiàn)有的電網(wǎng)將是繼續(xù)發(fā)展的唯一途徑。”

 研究人員們研制出的超導(dǎo)電線只有略大于半英寸長，要想制出以英里計(jì)的有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的電線還需要進(jìn)行更多的研究工作。