由于超導陶瓷具有許多優良的特性,如完全的導電性和完全的抗磁性,因此、高溫超導材料的研制成功與實用,將會對人類社會的生產、對物質結構的認識等各個方面產生重大的影響,可能會帶來許多學科領域的革命。因此,世界各國都投入了大量的人力物力進行研究。
高溫超導陶瓷的應用有下面幾個方面。
(1)輸配電
根據超導陶瓷的零電阻的特性,可以無損耗地遠距離輸送極大的電流和功率。而現在的電纜和變壓器的介質損耗往往占傳輸電能的20%。
(2)超導線圈
能制成超導儲能線圈,用其制成的儲能設備可以長期無損耗地儲存能量,而且直接儲存電磁能,不必進行能量轉換,對電力傳輸系統進行的沖擊負荷能跟蹤調節,對高峰負荷進行調平。
(3)超導發電機
由于超導陶瓷的電阻為零,電流密度可達(7~10)x10^5A/c㎡,而且不需要鐵芯,因而沒有熱損耗,可以制造大容量、高效率的超導發電機及磁流體發電機、旋轉電機等。
(1)制造超導磁懸浮列車
由于超導陶瓷的強抗磁性,磁懸浮列車沒有車輪,靠磁力在鐵軌上“漂浮”滑行,速度高,運行平穩,安全可靠。
(2)超導電磁推進器和空間推進系統
例如船舶電磁推進裝置。其推進原理是:在船體內部,安裝一個超導磁體,于海水中產生強大的磁場。同時,在船體側面放一電極,在海水中產生了強大的電流,在船尾后的海水中,磁力線和電流發生交互作用,海水在后面對船體產生了強大的推動力。
在礦冶方面,由于一切物質都具有抗磁性或順磁性,因此,可以利用超導體進行選礦和探等。
在環保方面可以利用超導體對造紙廠、石油化工廠等排放的廢水進行凈化處理。
在醫藥衛生方面,生物體大都具有抗磁性,少數是順磁性,還有極少數是強磁性,可以利用超導體作廢水處理,以去除細菌、病毒、重金屬等毒物。醫學上可把磁分離用于將紅血球從血漿中分離出來。此外,由于某些細菌,如白葡萄球菌及癌細胞,在強磁場中生長受抑制,因此,正在研究用低頻交變強磁場配合藥物加熱病灶,從而導致癌細胞被殺死。
利用超導體的強磁場,使粒子加速以獲得高能粒子,以及利用超導體制造探測粒子運動徑跡的儀器。
核聚變是一種獲得巨大能源的新技術。但是受控熱核反應必須具有下列條件:①氘與氚必須加熱到3x(10^7~10^8)K;②滿足勞遜判據-等離子體密度n與能量約束時間τ的乘積大于10^14S/c㎡,這就需要用容積達數10m3,磁化強度可達1x10^8A/m的大型磁場把高溫氘、氚等離子體約束在很小的空間才行,這只有使用大體積高強度超導磁體。美國加州大學勞倫斯利弗莫爾實驗室已制成600t大型NbTi磁鏡核聚變實驗裝置MFTF,其儲能約3000MJ。
(1)利用超導體的如約瑟夫遜效應提高電子計算機的運行速度和縮小體積。約瑟夫遜隧道結的開關時間為10^(-12)s,超高速開關時產生的熱量僅為10^(-6)W,功耗很小,其運算速度比硅晶體管快50倍,產生的熱量僅為其1/1000以下。將其高度集成化,研制超小型、超高性能的計算機是高溫超導陶瓷應用研究的重要內容。
(2)制成超導體的器件,如超導二極管,超導量子干涉器,超導結型晶體管,超導場效應晶體管,超導磁通量子器件等。
當然高溫超導陶瓷的應用還遠不止上面這些,隨著高溫超導體的研究開發和實用,其應用范圍還會不斷擴大,那時將出現新的工業革命。
3. 在選礦和探礦方面
4.在環保和醫藥方面
5.在高能核實驗和熱核聚變方面
6.在電子工程方面