超導在科學技術中的應用

超導性被稱為一種量子現象，它包括這樣一個事實：當某些材料的溫度達到某個臨界值時，它開始表現出零電阻。

今天，科學家們已經知道了數百種能夠以這種方式表現的元素、合金和陶瓷。進入超導狀態的導體開始顯示所謂的 邁斯納效應，當來自其體積的磁場完全向外移動時，這當然與在假設的理想情況下（即零電阻）條件下與普通傳導相關的效應的經典描述相矛盾。

1986年至1993年期間，發現了一批高溫超導體，即不再在液氦沸點（4.2K）這樣低的溫度下，而是在沸點達到超導狀態的高溫超導體。液氮的臨界點 ( 77 K) — 高 18 倍，這在實驗室條件下比使用氦氣更容易且更便宜。

增加對實際應用的興趣 超導 始於 1950 年代，當時具有高電流密度和磁感應強度的 II 型超導體閃亮地出現在地平線上。然後它們開始獲得越來越實際的重要性。

電磁感應定律告訴我們，電流周圍總有 磁場...而且由於超導體在沒有電阻的情況下傳導電流，因此只需將此類材料保持在適當的溫度下就足夠了，從而獲得用於製造理想電磁鐵的零件。

例如，在醫學診斷中，磁共振成像技術涉及在斷層掃描儀中使用強大的超導電磁體。沒有它們，醫生將無法在不借助手術刀的情況下獲得如此令人印象深刻的人體內部組織高分辨率圖像。

超導合金，如鈮鈦和鈮錫金屬間化合物已變得非常重要，從技術上很容易獲得穩定的細超導絲和絞線。

科學家們早就創造了具有高冷卻能力（在液氦溫度水平）的液化器和冰箱，正是他們為蘇聯超導技術的發展做出了貢獻。即便如此，在 80 年代，仍建造了大型電磁系統。

世界上第一個實驗設施 T-7 啟動，旨在研究引發聚變反應的可能性，其中需要超導線圈來產生環形磁場。在大型粒子加速器中，超導線圈也用於液氫氣泡室。

開發和創造了渦輪發電機（上世紀80年代，在超導體的基礎上創造了超大功率渦輪發電機KGT-20和KGT-1000）、電動機、電纜、磁選機、運輸系統等。

流量計、液位計、氣壓計、溫度計——超導體非常適合所有這些精密儀器。超導體工業應用的主要領域仍然是兩個：磁系統和電機。

由於超導體不通過磁通量，這意味著這種類型的產品屏蔽了磁輻射。超導體的這種特性用於精密微波設備，以及防止核爆炸等危險破壞因素（如強大的電磁輻射）。

因此，對於在粒子加速器和聚變反應堆等研究設備中製造磁體，低溫超導體仍然不可或缺。

如今在日本廣泛使用的磁懸浮列車現在可以以 600 公里/小時的速度行駛，並且早已證明了其可行性和效率。

超導體中沒有電阻使得電能傳輸過程更加經濟。例如，一條鋪設在地下的超導細電纜原則上可以傳輸需要一束粗電線（笨重的線路）才能以傳統方式傳輸的電力。

目前，只有與通過系統連續泵送氮氣的需要相關的成本和維護問題仍然相關。然而，2008年，美國超導公司在紐約成功推出了第一條商用超導輸電線路。

此外，還有工業電池技術可以讓今天以連續循環電流的形式積累和儲存（積累）能量。

通過將超導體與半導體相結合，科學家們正在創造超快量子計算機，為世界引入新一代計算技術。

處於超導狀態的物質的轉變溫度對磁場大小的依賴性現像是受控電阻器 - 低溫管的基礎。

當然，目前我們可以談論在獲得高溫超導體方面取得的重大進展。

例如，金屬陶瓷組合物 YBa2Cu3Ox 在高於氮氣液化溫度的溫度下進入超導狀態！

然而，這些解決方案大多是由於獲得的樣品易碎且不穩定；因此，上述鈮合金在技術上仍然具有相關性。

超導體使製造光子探測器成為可能。其中一些使用安德列夫反射，另一些使用約瑟夫森效應，臨界電流存在的事實等。

探測器已經建成，可以記錄紅外範圍內的單個光子，與基於其他記錄原理（例如光電倍增器等）的探測器相比，它顯示出許多優勢。

可以基於超導體中的渦流創建存儲單元。一些磁孤子已經以類似的方式使用。二維和三維磁孤子類似於液體中的渦流，其中流線的作用由磁疇對齊線發揮。

魷魚是微型環基超導體設備，其工作基於磁通量和電壓變化之間的關係。這種微型設備可用於能夠測量地球磁場的高靈敏度磁力計，以及用於獲取掃描器官磁力圖的醫療設備。