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在未來，我們可以在家里造一個(gè)磁懸浮沙發(fā)，躺在一個(gè)云朵的沙發(fā)上愜意地看電視；出門可以開磁懸浮汽車，速度可以非?？欤惶焐仙踔量梢栽煲粋€(gè)磁懸浮的飛碟一樣的環(huán)，可以把樓造到天上去，不需要蓋地基了。未來的家居、出行都可能會(huì)帶來很深切的改變。
帶來這一切的改變，將離不開超導(dǎo)材料。那么超導(dǎo)材料將怎么改變生活和科學(xué)，以至于改變未來的世界呢？
AI芯天下丨為什么說超導(dǎo)材料將改變未來世界？
超導(dǎo)材料概述
超導(dǎo)材料是世界當(dāng)代材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿，我國超導(dǎo)材料研究主要集中在輸電線纜、超導(dǎo)變壓器、超級(jí)計(jì)算機(jī)，還有醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、能源、交通、信息等很多領(lǐng)域。再經(jīng)過20年，我國超導(dǎo)材料將初步進(jìn)入大規(guī)摸的實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化。
此外，還有一種室溫超導(dǎo)體也正在研制中、一旦成功、將對(duì)現(xiàn)代文明科技產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。超導(dǎo)體，又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。 超導(dǎo)體不僅具有零電阻的特性，另一個(gè)重要特征是完全抗磁性。
超導(dǎo)材料可以時(shí)間超高速，低噪音，低功率?？梢杂迷趯?dǎo)彈，潛艇，電磁，微波，毫米波。更直接的就是電磁炮和電磁彈射。
低溫超導(dǎo)可以成倍率提高計(jì)算機(jī)速度?？梢灾圃祗w積，質(zhì)量，功率更大的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力安裝在各類載具上。每一次人類科技的高速發(fā)展都離不開新材料。
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超導(dǎo)材料支撐未來科學(xué)和能源
①超導(dǎo)材料對(duì)科學(xué)非常重要。造大型的對(duì)撞機(jī)把粒子加速到人類前所未到的能量尺度就需要借助超導(dǎo)材料，因?yàn)槌瑢?dǎo)材料是零電阻的并能提供非常強(qiáng)大的磁場(chǎng)，這種非常強(qiáng)大的磁場(chǎng)是加速粒子的重要的工具。
②超導(dǎo)對(duì)未來的能源也非常重要。借助超導(dǎo)體提供的強(qiáng)大的磁場(chǎng)約束太陽里主要的高溫等離子體，不讓它跟任何東西接觸使它周圍都是真空，熱量傳不出來我們就比較安全，就可能實(shí)現(xiàn)人工的可控的熱核聚變，學(xué)名叫做托卡馬克，又叫人造小太陽。
運(yùn)用超導(dǎo)材料帶來什么樣的變化
①所有用到電的地方都可以換成超導(dǎo)材料。把整個(gè)電網(wǎng)全部換成超導(dǎo)體就不用擔(dān)心輸電會(huì)損耗了，很遠(yuǎn)的地方甚至整個(gè)地球都可以組成一個(gè)電網(wǎng)。我們可以在海上造很多發(fā)電機(jī)，把這些電全部用起來，未來可以做超級(jí)省電的超級(jí)電網(wǎng)，這是可以實(shí)現(xiàn)的其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。
②把電腦芯片換成量子芯片，可以構(gòu)造量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的方法有很多，那么我們把芯片簡(jiǎn)單地?fù)Q成超導(dǎo)的芯片，是最快捷最有可能實(shí)現(xiàn)的一個(gè)途徑。量子計(jì)算機(jī)聽起來很懸，好像離我們特別遙遠(yuǎn)，實(shí)際量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)悄悄地在我們生活里出現(xiàn)了。
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超導(dǎo)的應(yīng)用市場(chǎng)
①目前超導(dǎo)材料在科研和生產(chǎn)生活中已經(jīng)有很多的應(yīng)用。目前，超導(dǎo)材料應(yīng)用最廣泛的就是超導(dǎo)電機(jī)，如果研制全電推進(jìn)艦艇，必然需要超導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)和超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)。此外，還有超導(dǎo)電磁力推進(jìn)，現(xiàn)在國際上已有3艘超導(dǎo)電磁推進(jìn)船試驗(yàn)成功。
②軍事通信、電子探測(cè)、指揮等方面也會(huì)大量應(yīng)用到高溫超導(dǎo)材料。比方說雷達(dá)、通訊等電子領(lǐng)域大量使用的一種元器件——濾波器，它的作用是消除干擾和雜訊，但目前使用的腔體濾波器無法將其完全抑制。
③探測(cè)和精密測(cè)量方面，超導(dǎo)材料也有很大用途。高溫超導(dǎo)材料由于電阻極低，其電路尺寸可以降低到普通半導(dǎo)體電路的1/10左右，超導(dǎo)線路可以完成更為復(fù)雜的線路設(shè)計(jì)和信息處理，可以更為容易地制造大尺寸的紅外焦平面陣列。
④至于精密測(cè)量，超導(dǎo)陀螺則是將球形超導(dǎo)轉(zhuǎn)子放入高真空的球腔內(nèi)，利用超導(dǎo)體的抗磁性，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子懸浮在空中與支撐裝置脫離接觸，成為真正的自由轉(zhuǎn)子，消除了因機(jī)械摩擦而引起的陀螺漂移，實(shí)現(xiàn)理想的慣性導(dǎo)航功能。
超導(dǎo)產(chǎn)能發(fā)展情況
隨著新型超導(dǎo)材料的不斷發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，預(yù)計(jì)世界范圍內(nèi)到2020年超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到約1.5萬億元，其中高溫超導(dǎo)應(yīng)用將占60%-70%；超導(dǎo)材料為超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈核心、其成本約占超導(dǎo)產(chǎn)品價(jià)值的40%-50%。
超導(dǎo)行業(yè)發(fā)展將對(duì)超導(dǎo)材料產(chǎn)生大量需求，超導(dǎo)材料是超導(dǎo)行業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)。目前，國內(nèi)超導(dǎo)研究與產(chǎn)業(yè)化水平居世界前列，超導(dǎo)技術(shù)取得百年來新突破有望為此行業(yè)帶來巨大的變革，超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的萬億元市場(chǎng)爆發(fā)在即。
超導(dǎo)體未來可能的應(yīng)用包括超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)能以接近100%的效率將輸入力，如核反應(yīng)堆的高壓蒸汽，轉(zhuǎn)化成電力。物理學(xué)家計(jì)算表明，單是在歐洲的發(fā)電站里安裝這些超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，就可以每年減少5300萬噸的碳排放。
在未來十年里，超導(dǎo)體將成為一門大生意，全球超導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將在2020年達(dá)到380億美元。截至2011年春，-138℃仍然是超導(dǎo)體所能達(dá)到的最高臨界溫度。我們的終極夢(mèng)想是創(chuàng)造出能在室溫下運(yùn)作的超導(dǎo)體。
超導(dǎo)技術(shù)使過去很難實(shí)現(xiàn)的10萬高斯的強(qiáng)磁場(chǎng)在現(xiàn)在變得實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)容易。強(qiáng)大的超導(dǎo)磁體可以使觀察分子、原子行為的高分辨率電子顯微鏡輕松制成。采用超導(dǎo)磁體的磁共振、人體掃描技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的重要作用日益凸顯。
總之，凡是需要強(qiáng)大均勻磁場(chǎng)之處，超導(dǎo)磁體都能成功地完成任務(wù)。現(xiàn)在一門實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科—超導(dǎo)電子學(xué)正在迅速發(fā)展。它的發(fā)展必將給電子工業(yè)帶來革命性的沖擊。
AI芯天下丨為什么說超導(dǎo)材料將改變未來世界？
可能將見證量子時(shí)代的到來
一方面超導(dǎo)體一旦變成超導(dǎo)態(tài)，這個(gè)材料就像有金鐘罩鐵布衫一樣，磁場(chǎng)進(jìn)不去而磁中心會(huì)繞著它走。另一方面非常重要的是超導(dǎo)體還能鎖住一部分磁場(chǎng)，磁力線能進(jìn)去一部分，意味著磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)材料有一定的約束力。
①超導(dǎo)磁懸浮列車比常規(guī)磁懸浮列車更加安全，因?yàn)槌Ｒ?guī)磁懸浮列車靠的是磁極的相吸或者相斥，一旦偏離平衡點(diǎn)很容易脫軌。但超導(dǎo)磁懸浮磁通線實(shí)際上進(jìn)去了一部分，磁場(chǎng)跟超導(dǎo)材料有一定的相互作用，一旦偏離軌道會(huì)把它拉回來，超導(dǎo)磁懸浮列車比傳統(tǒng)的磁懸浮列車更安全也更快捷。
②利用阻抗很強(qiáng)的超導(dǎo)材料就可以造一個(gè)超導(dǎo)濾波器，它可以抗干擾，其實(shí)我們已經(jīng)把這個(gè)超導(dǎo)濾波器放到天上去了，在天宮二號(hào)上就放了一個(gè)超導(dǎo)濾波器。當(dāng)然超導(dǎo)濾波器不是用來跟外星人通訊，而是我們自己有一些比較秘密的通訊，不能讓大家知道的，可以說超導(dǎo)讓通訊更加安全。
③超導(dǎo)還會(huì)讓量子應(yīng)用變得更加日?！，F(xiàn)在用的手機(jī)、電腦芯片都是半導(dǎo)體芯片，如果把半導(dǎo)體芯片換成超導(dǎo)材料，利用超導(dǎo)材料量子相干的性質(zhì)制作量子芯片，那這種芯片控制的就不是電子通過不通過了，而是某一個(gè)特殊的量子通過不通過。
結(jié)尾：
目前的研發(fā)是根據(jù)市場(chǎng)需要和牽引，不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新；未來超導(dǎo)材料將被應(yīng)用于磁懸浮列車、空間站、兵器、部分汽車行業(yè)、用于污水處理與探礦等眾多領(lǐng)域，將全面融入未來人類生活。新材料是國家優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，自主創(chuàng)新還需再接再厲，攻堅(jiān)克難任重而道遠(yuǎn)。
