tiểu luận môn từ học vật liệu từ và ứng dụng

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ -—&– - BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: TỪ HỌC ĐỀ TÀI: SIÊU DẪN NHIỆT ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG Giảng viên hướng dẫn : TS Phạm Hương Thảo Học viên thực : Trần Thị Thanh Bình Nguyễn Thị Nụ Nguyễn Thị Minh Trâm Huế, tháng năm 2016 MỤC LỤC NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN CHƯƠNG II: SIÊU DẪN NHIỆT ĐỘ CAO 14 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU SIÊU DẪN 26 MỞ ĐẦU Năm 1911, lần nhà khoa học phát vật chất dẫn điện với tính hoàn toàn điện trở, gọi chất siêu dẫn Thời sơ khai này, người ta biết đặc tính chất siêu dẫn, là: tuyển dòng điện vào mạch làm chất liệu siêu dẫn dòng điện chạy mà không suy giảm, không gặp trở kháng đường đi, nghĩa lượng điện không bị tiêu hao trình truyền tải từ nơi đến nơi khác Đó tượng siêu dẫn, điều huyền bí lớn khoa học Nhưng trở ngại chất siêu dẫn xuất nhiệt độ thấp, vài độ K phải dùng khí Heli để làm lạnh Đó chất phức tạp đắt tiền nên đòi hỏi phải tìm chất siêu dẫn khắc phục nhược điểm Từ đến nay, công trình nghiên cứu, chủ yếu thực nghiệm (chiếm tới 90%) nhằm tìm quy luật, hiệu ứng siêu dẫn nhiệt độ cao để gợi mở cho lý thuyết siêu dẫn nhiệt độ cao Nhiều nhà khoa học cho rằng, việc phát minh chất siêu dẫn so sánh với việc phát minh lượng nguyên tử, việc chế tạo dụng cụ bán dẫn, chí số nhà khoa học so sánh với việc phát minh điện Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao mở triển vọng to lớn việc nghiên cứu, ứng dụng chất siêu dẫn Và lí nhóm em định chọn đề tài “Siêu dẫn nhiệt độ cao ứng dụng” với mong muốn nâng cao hiểu biết vấn đề này, nhanh chóng tiếp cận với kiến thức ứng dụng lạ tượng siêu dẫn nhiệt độ cao NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN 1.1 Vài nét lịch sử phát chất siêu dẫn Năm 1908, Kamerlingh Onnes hóa lỏng khí Heli lần giới, Trường Đại học Tổng hợp Quốc gia Leiden (Hà Lan), tạo tiền đề cho phát minh siêu dẫn Những năm sau đó, số vấn đề liên quan đến siêu dẫn phát Năm 1933, Meissner Ochsenfeld công bố chất siêu dẫn làm lạnh từ trường nhiệt độ chuyển pha đường cảm ứng từ bị đẩy gọi hiệu ứng Meissner Về lý thuyết, năm 1957 Barden, Cooper Schriffer đưa lý thuyết vi mô, gọi lý thuyết BCS giải thích tất tính chất chất siêu dẫn nhiệt độ thấp Nhưng đến năm 1986, J.G.Bednorz K.A.Muller tìm tượng siêu dẫn hợp chất gốm La – Ba – Cu – O với nhiệt độ chuyển pha nằm vùng nhiệt độ nitơ lỏng Từ đây, ngành vật lý siêu dẫn bắt đầu hướng – siêu dẫn nhiệt độ cao Sự phát minh siêu dẫn nhiệt độ cao mở kỷ nguyên cho ngành vật lý siêu dẫn Nó đánh dấu phát triển vượt bậc trình tìm kiếm nhà vật lý công nghệ lĩnh vực siêu dẫn Ở Việt Nam, nghiên cứu siêu dẫn nhà khoa học trường Đại học Tổng hợp Hà Nội trước đây, Đại học Quốc gia Hà Nội thực khoảng gần hai chục năm qua Các nhà khoa học Việt Nam làm lạnh nitơ lỏng tạo số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền 1.2 Hiện tượng siêu dẫn, nhiệt độ tới hạn độ rộng chuyển pha Siêu dẫn trạng thái vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ tới hạn, cho phép dòng điện chạy qua trạng thái điện trở đặt chất siêu dẫn từ trường, từ trường bị đẩy khỏi Đối với nhiều vật dẫn tự nhiên (kim loại, hợp kim, hợp chất…) làm lạnh đến nhiệt độ TC điện trở giảm đột ngột gần không gọi tượng siêu dẫn Nhiệt độ TC nhiệt độ chuyển từ trạng thái dẫn thường sang trạng thái siêu dẫn hay ngược lại gọi nhiệt độ tới hạn (hay nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn) Trên thực tế TC giá trị mà khoảng nhiệt độ hẹp gọi độ rộng chuyển pha siêu dẫn (ký hiệu ∆T ) Ví dụ độ rộng chuyển pha Hg ∆ T = 5.10−2 K Độ rộng chuyển pha ∆T phụ thuộc vào chất vật liệu siêu dẫn 1.3 Tính chất chất siêu dẫn 1.3.1 Tính chất điện chất siêu dẫn a) Điện trở chất siêu dẫn Dòng điện chạy vật dẫn mang “các điện tử dẫn”, điện tử chuyển động tự dạng sóng Dao động nhiệt nút mạng khuyết tật mạng gây điện trở kim loại Điện trở tất kim loại hợp kim giảm xuống bị làm lạnh Với kim loại hoàn toàn sạch, nhiệt độ giảm K điện trở biến gọi vật liệu siêu dẫn Còn kim loại có chứa tạp chất điện trở dư ρ0 trì nhiệt độ thấp ( ≈ K ) b) Điện trở không Bằng thực nghiệm chứng minh điện trở chất trạng thái siêu dẫn độ nhạy thiết bị lớn điện trở Trong trường hợp thiết bị nhạy hơn, cho dòng điện chạy xung quanh xuyến siêu dẫn khép kín dòng điện không suy giảm sau thời gian dài Nếu thời điểm t = ta bắt đầu cho dòng i (0) chạy qua vòng xuyến, cường độ dòng điện chạy qua xuyến thời điểm t ≠ i ( t ) = i ( 0) e  R  − ÷t  L , với R điện trở, L độ tự cảm vòng xuyến c) Mạch điện không điện trở Giả sử vòng xuyến kim loại siêu dẫn làm lạnh xuống nhiệt độ chuyển pha từ trường có mật độ từ thông đồng Ba Gọi S diện tích vòng xuyến tổng từ thông xuyên qua xuyến φ = SBa Khi từ trường thay  đổi kéo theo biến thiên từ thông qua xuyến  −S  dBa  xuất dòng cảm ứng dt ÷  i chạy vòng xuyến Li + SBa = const Như vậy, Li + SBa tổng từ thông xuyên qua mạch điện điện trở không đổi Nếu độ lớn từ trường đặt vào thay đổi dòng cảm ứng tạo nên bù trừ từ thông Mặc khác, mạch điện làm lạnh từ trường cho từ thông ban đầu bên mạch , sau đặt từ trường vào từ thông bên mạch trì Tính chất giúp cho khả sử dụng ống siêu dẫn hình trụ rỗng làm chắn ngăn cách từ trường 1.3.2 Tính chất từ chất siêu dẫn a) Hiệu ứng Meissner Năm 1933, Meissner Ochsenfied phát chất siêu dẫn làm lạnh từ trường xuống nhiệt độ chuyển pha TC đường sức cảm ứng ur từ B bị đẩy khỏi chất siêu dẫn Tức chất siêu dẫn nằm từ trường H a cảm ứng từ bên mẫu B = Hiện tượng gọi hiệu ứng Meissner Hình 1.1.Từ trường bị đẩy khỏi vật liệu siêu dẫn Hiệu ứng Meissner cho biết, chất siêu dẫn biểu tính chất: Trong lòng đường cảm ứng từ B = Nghĩa là, siêu dẫn biểu chất nghịch từ lý tưởng ur Theo hiệu ứng Meissner, cảm ứng từ B bên vật , ta có ur uur uur B = B0 + µ0 M = , r với uu M mômen từ, µ0 cường độ từ trường Suy uur uur B M =− 0, µ0 hay χ = µ0 M = −1 B0 Công thức cho thấy vật trạng thái siêu dẫn khảo sát vật nghịch từ lý tưởng với độ cảm từ χ = −1 Tính chất nghịch từ vật siêu dẫn giải thích sau: vật trạng thái siêu dẫn đặt từ trường yếu gây bề mặt vật siêu dẫn dòng siêu dẫn có mômen từ ngược chiều với từ uur trường B0 làm cho cảm ứng từ bên vật trạng thái siêu dẫn uur Nếu đặt vật trạng thái siêu dẫn từ trường B0 đủ mạnh trạng thái siêu dẫn vật bị phá vỡ chuyển sang trạng thái thường Khi từ trường không bị đẩy khối vật siêu dẫn mà xuyên qua toàn vật siêu dẫn ur Vậy, hiệu ứng Meisner cho biết cảm ứng từ B lòng chất siêu dẫn hiệu ứng thực nghiệm quan sát Về phương diện lý thuyết xét ur chấp nhận B = const = theo thực nghiệm Trạng thái siêu dẫn có điện trở không hiệu ứng Meisner biểu rằng, chất siêu dẫn nghịch từ lý tưởng ( χ = −1) Hai tính chất độc lập có đặc trưng riêng biệt hai đồng thời tiêu chuẩn quan trọng để xem xét chất có phải siêu dẫn hay không Hình 1.2 Sự phụ thuộc từ trường tới hạn vào nhiệt độ đường cong ngưỡng b) Từ trường tới hạn Dòng tới hạn Từ trường H C cần thiết để chuyển vật từ trạng thái siêu dẫn sang trạng thái thường gọi từ trường tới hạn Độ lớn từ trường tới hạn H C phụ thuộc vào nhiệt độ T gần có dạng  T2 H C = H 1 −  TC  ÷,  với H từ trường T = T = TC H C ( TC ) = Ngoài khái niệm dòng tới hạn I C , người ta dùng khái niệm mật độ dòng tới hạn J C để thay khái niệm dòng tới hạn Đó giá trị dòng tới hạn I C đơn vị diện tích bề mặt vật dẫn Đơn vị thường dùng cho đại lượng A / cm , giá trị J C phụ thuộc vào từ trường đường kính dây siêu dẫn c) Phân loại chất siêu dẫn sở tính chất từ Các mẫu lý tưởng mẫu không chứa tạp chất sai hỏng tinh thể Trong thực tế nhiều mẫu không hoàn hảo Mẫu lý tưởng có từ trường sắc nét đường cong từ hóa hoàn toàn thuận nghịch Với mẫu lý tưởng có từ trường tới hạn khác ( H C1 , H C , H C ) , có đường cong từ trễ có từ thông bị hãm Hình 1.3 Đường cong từ hóa chất siêu dẫn theo từ trường Siêu dẫn chất nghịch từ lý tưởng có số từ hóa χ = −1 biểu hoàn toàn hiệu ứng Meissner gọi siêu dẫn loại I Siêu dẫn loại I thường kim loại Trong vùng H < H C vật trạng thái siêu dẫn Một loại siêu dẫn khác không hoàn toàn tuân theo hiệu ứng Meissner gọi siêu dẫn loại II Ngoài từ trường tới hạn H C xuất từ trường tới hạn H C1 H C với giá trị H C1 < H C < H C Vùng 1: từ trường có giá trị từ đến H C1 trạng thái siêu dẫn, tính chất từ vật liệu biểu hoàn toàn với hiệu ứng Meissner Vùng 2: từ H C1 đến H C trạng thái hỗn hợp có mật độ từ thông bên ur chất siêu dẫn B ≠ , không hoàn toàn với hiệu ứng Meissner, vùng có tồn trạng thái siêu dẫn trạng thái thường xen lẫn nhau, từ trường tồn vật liệu siêu dẫn Vùng 3: H > H C vật liệu trạng thái thường, tính siêu dẫn Thông thường giá trị H C lớn gấp hàng trăm lần giá trị H C lớn nhiều lần giá trị H C1 Giá trị H C thường tính toán lý thuyết H C1 xác định thực nghiệm Như vậy, trạng thái hỗn hợp đặc trưng cho siêu dẫn loại II Đây trạng thái bền vững đường sức từ thấm vào chất siêu dẫn H C < H C1 H C1 < H C < H C r HC > HC Hình 1.4 Sự phụ thuộc B theo H C chất siêu dẫn loại II 1.3.3 Tính chất nhiệt vài tính chất khác chất siêu dẫn a) Nhiệt dung chất siêu dẫn Nhiệt dung chất thường bao gồm đóng góp phonon điện tử Nó biểu diễn qua công thức sau C = C p + Ce = β T + γ T Thực nghiệm cho thấy điểm chuyển pha từ trạng thái thường sang trạng thái siêu dẫn nhiệt dung có bước nhảy Các giá trị đo nhiệt dung mạng cho thấy hai trạng thái siêu dẫn trạng thái thường, phần nhiệt dung βT mạng không đổi Như vậy, thay đổi nhiệt dung toàn phần trạng thái siêu dẫn đóng góp điện tử Hình 1.5 Sự phụ thuộc Ce vào nhiệt độ T Tại T = TC có chuyển pha loại hai đặc trưng nhảy vọt nhiệt dung Ce Sự nhảy vọt nhiệt dung Ce tất siêu dẫn vào khoảng 2,58 TC b) Độ dẫn nhiệt chất siêu dẫn Để tính toán truyền nhiệt chất siêu dẫn cần phải xác định dòng tới hạn Đặc trưng trở lại điện trở truyền nhiệt xuất hoàn toàn điện trở thường dòng điện vượt dòng tới hạn Kết vùng thường lan rộng chiếm toàn mẫu trạng thái siêu dẫn bị phá vỡ Quá trình truyền nhiệt trình va chạm hạt tải với hạt tải, với sai hỏng mạng biên hạt Quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ, tạp chất kích thước mẫu Ở trạng thái siêu dẫn phụ thuộc vào từ trường 10 Hình 3.2 Motor siêu dẫn nhiệt độ cao Công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao, phù hợp cho hệ lượng phục vụ hoạt động hàng ngày Nhà máy phát điện lớn đạt tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải carbon dioxide đáng kể Các động điện chế tạo sử dụng cuộn dây siêu dẫn cho công suất cao, ứng dụng mục đích đặc biệt công nghiệp quốcphòng Ví dụ năm 1995, phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân Mỹ chế tạo motor dùng dây siêu dẫn Bi-2223 với công suất 167 mã lực Các motor công suất cao chế tạo đưa vào ứng dụng c) Bình tích trữ lượng từ siêu dẫn (Superconducting Magnetic Energy Storage – SMES) Các dao động mạnh tải ngắt mạch diễn mạng điện dẫn đến việc sụt với khoảng thời gian từ vài ms đến vài giây Các nhà máy đại trang bị máy móc xác, nhạy với điện áp ngành công nghiệp bán dẫn, giấy, cao su nhựa dao động mạng điện làm gián đoạn trình sản xuất, tăng chi phí tiêu hao Để bù điện cho nguồn cung cấp, hệ lưu trữ lượng cung cấp công suất cao thời gian ngắn thích hợp Hệ lưu trữ lượng từ siêu dẫn (SMES) lựa chọn khả cung cấp điều phối điện công suất lớn Lưu trữ lượng vật liệu từ siêu dẫn (SMES- Superconducting Magnetic Energy Storage) theo đuổi từ lâu với công nghệ quy mô lớn cho phép xả lượng tức thời chu kỳ sạc vô hạn theo lý thuyết Tuy nhiên, chi phí vật liệu cho thiết bị SMES lên cao ứng dụng Hiện có dự án tài trợ Bộ Năng lượng Mỹ (DOE- U.S Department of 28 Energy) mở đường cho công nghệ SMES cung cấp dung lượng lưu trữ đến megawatt lượng Dung lượng cỡ ngày trở nên cần thiết cho lưới điện nhằm cân cho gián đoạn từ nguồn lượng tái tạo SMES thiết bị lưu trữ điện hình thức từ trường tạo dòng điện chiều chạy qua dây siêu dẫn Các cuộn dây siêu dẫn tạo trường điện từ kín, mạnh cần lượng để trì trường Năng lượng phát ngược cách xả cuộn dây Một lợi quan trọng mà SMES hẳn công nghệ lưu trữ lượng khác khả tích lượng vài phút phóng lượng vài giây mà không gây ảnh hưởng đến hệ nam châm Hệ nam châm cuộn dây siêu dẫn làm lạnh xuống nhiệt độ TC Việc tích điện vào cuộn dây siêu dẫn phải đảm bảo điều kiện dòng điện I < I C từ trường cuộn dây H < H C Ở trạng thái siêu dẫn, lượng lưu trữ cuộn dây dòng chiều không bị tổn hao Đối với dòng xoay chiều tổn hao không đáng kể Theo tính toán nhiệt độ hoạt động tối ưu cho SMES khoảng 50-77 K dùng siêu dẫn nhiệtđộ cao "Nó từ trạng thái nạp đầy sang trạng thái xả hết- công nghệ khác làm điều đó", phát biểu ông Cesar Luongo, điều phối viên cao cấp phận nam châm cho dự án thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế lò phản ứng Cadarache Pháp Nhanh chóng xả giúp SMES hấp dẫn việc nhanh ổn định lưới điện cao áp thời gian cao điểm Điều quan trọng, ABB phát triển thiết bị chuyển mạch điện cho phép hệ thống SMES phát lượng tăng dần để bù cho lượng điện giảm từ nguồn lượng tái tạo gió mặt trời Trong SMES, lượng sinh từ từ trường cuộn dây siêu dẫn lớn chôn lòng đất Năng lượng tích trữ cuộn dây siêu dẫn mạch điện hệ thống không bị tiêu hao Năng lượng không cần chuyển đổi từ dạng lượng khác vào bình chứa (Ví dụ dạng lượng hóa học, học, nhiệt học,…) Khi cần sử dụng, lượng phóng nhanh với cường độ mạnh Điều làm giảm từ trường giảm lượng tích trữ SMES có hiệu suất đến 97% Hiện nay, 29 nghiên cứu chế tạo SMES có công suất vài ngàn MW triển khai Ngoài ra, SMES có nhiều ứng dụng khoa học quân như: lượng laser, súng chạy đường ray bắn loại tên lửa tầm xa với tốc độ lớn Có thể sử dụng thiết bị để phóng loại máy bay phản lực, tàu vũ trụ, … Hình 3.3 Bình tích trữ lượng từ siêu dẫn 3.1.2 Máy gia tốc hạt (Particle Accelerators) Sự phát triển ngành điện đại, điện vật lý, vật lý lượng cao, tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển, công nghệ cao y học nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác, có không sử dụng rộng rãi thiết bị ứng dụng tượng siêu dẫn Một ứng dụng quan trọng siêu dẫn nhiệt độ cao tạo máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc nguyên tử Máy gia tốc hạt (máy gia tốc hạt nhân, máy gia tốc hạt bản) thiết bị sử dụng lượng bên truyền cho hạt nhằm tăng vận tốc lượng hạt chuyển động Người ta dùng nam châm cực mạnh để bẻ cong chùm hạt, làm cho chúng chạy theo đường tròn va đập vào nhau, qua nghiên cứu “mảnh” sinh va đập mạnh Người ta gọi “siêu va đập siêu dẫn” Dựa theo nguyên tắc này, nhà khoa học Mỹ tiến hành xây dựng “máy gia tốc cực mạnh” đường hầm dài 88 km bang Texec để nghiên cứu hạt vật chất 30 Hình 3.3 Máy gia tốc thẳng sử dụng nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao Các máy gia tốc hạt có hai dạng: máy gia tốc thẳng cho hạt chuyển động theo đường thẳng đến mục tiêu va chạm chúng, hạt điện tích tăng tốc nhờ lực điện mạnh Máy gia tốc tròn hạt điện tích chuyển động theo quỹ đạo tròn từ trường có hướng vuông góc với vận tốc hạt Đồng thời nằm hộp hình tròn gồm hai nửa hộp rỗng hình chữ D nối vào hiệu điện xoay chiều Tất nằm chân không Khi đó, điện trường xoay chiều hai hình chữ D có tác dụng tăng tốc cho hạt trình chuyển động Vận tốc hạt ngày tăng lên với bán kính quỹ đạo Khi động hạt tăng lên đến giá trị đủ lớn người ta cho chùm bắn vào “bia” để tạo phản ứng hạt nhân Ở lượng thấp nhiều, máy gia tốc hạt sử dụng phổ biến y khoa Liệu pháp hạt sử dụng điều trị ung thư, sử dụng chùm proton lượng cao hạt khác 3.1.3 Lò phản ứng nhiệt hạch từ (Magnetic fusion reactors) Để sử dụng cho thí nghiệm với lò phản ứng nấu chảy từ Các nam châm siêu dẫn giữ plasma không trung lò phản ứng Tokamak hình bánh Nam châm siêu dẫn nhiệt độ thấp sản sinh từ trường lên đến 11T Trạng thái plasma khí gas nóng đưa vào bên từ trường Phản ứng nóng chảy tự xuất plasma nóng lên ngưng đọng lại Vật liệu siêu dẫn điện trở, chúng không bị nóng lên, điện không bị thất tán truyền tải Ngày nay, người ta sử dụng chất siêu dẫn nhiệt độ cao làm giảm tổng lượng cần thiết để làm lạnh nam châm đơn giản hóa hệ thống làm lạnh Một ví dụ khả điều chỉnh tổng hợp nhiệt hạch thường xuyên xảy mặt trời từ bốn tỷ năm qua Ðó lò phản ứng nhiệt hạch quốc tế ITER 31 (International Thermonuclear Experimental Reactor) xây dựng Cadarache miền nam nước Pháp để nghiên cứu việc sản xuất lượng Dự án quốc tế khổng lồ hợp tác Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản Liên Bang Nga Lò ITER dùng từ trường siêu dẫn mạnh để giam hãm plasma hạt nhân nguyên tử, điều kiện tiên để khởi động tổng hợp nhiệt hạch Khoảng 15000 dây siêu dẫn Nb3 Sn dùng cho dự án Vì nguồn nhiên liệu hóa thạch thông thường nhiên liệu dùng cho phản ứng phân hạch tồn vài trăm năm nên việc sử dụng nhiên liệu Đơtrium từ nước biển cho phản ứng nhiệt hạch quan trọng nguồn liệu gần vô tận Một ứng dụng vô quan trọng khả giữ trạng thái thứ tư vật liệu- trạng thái plasma siêu dẫn Chúng ta biết phản ứng nhiệt hạch (Thermonuclear reactions) với khả tạo lượng khổng lồ, lượng tạo phản ứng nhiệt hạch từ gam D-T tương đương với lượng từ 10000 lít dầu Ở trạng thái plasma với thành phần chủ yếu Hidro Heli với nhiệt độ khoảng 60000 C loại vật liệu giữ, khống chế nguồn lượng Với khả ưu việt chất siêu dẫn, ion electron quay xung quanh đường từ trường tạo áp lực tử vô lớn giữ trạng thái plasma lò phản ứng hạt nhân Khác nam châm siêu dẫn so với nam châm điện làm lạnh nước thông thường khả tạo từ trường cực mạnh, đồng ổn định việc sử dụng nguồn nguyên liệu có sẵn phòng thí nghiệm Việc đòi hỏi công suất thấp chất lượng từ trường cải thiện hiệu tính siêu dẫn, dẫn đến việc ứng dụng rộng rãi nam châm siêu dẫn nhiều lĩnh vực khoa học 3.2 Ứng dụng hiệu ứng Meissner: Hiệu ứng nâng Đặc tính quan trọng chất siêu dẫn từ trường lòng chất siêu dẫn không Điều có nghĩa là, đặt từ trường vào chất siêu dẫn, đường sức từ bị đẩy chất siêu dẫn Do hiệu ứng này, ta biết, nam châm lơ lửng mặt chất siêu dẫn Người ta ứng dụng tính chất để chế tạo thiết bị ôtô điện, giá đỡ từ, động không tiếp xúc,… 3.2.1 Ôtô điện (Electric Automobils) Người ta chế tạo motor siêu dẫn dựa sở hiệu ứng Meissner Tính chất motor siêu dẫn gây nên đẩy đường từ thông Sức đẩy 32 sử dụng để lái rotor motor điện Các motor siêu dẫn rắn có kích thước cỡ 1/3 kích thước motor thường Sự mát dòng motor siêu dẫn ước tính giảm cỡ 50% so với motor thường Motor siêu dẫn có nhiều ứng dụng công nghiệp sản xuất ôtô, loại bơm, quạt, máy thổi, máy khí, máy nghiền nhiều phương tiện khác Có thể sử dụng motor siêu dẫn cho ôtô điện máy kéo Điện tích trữ bình tích trữ lượng từ siêu dẫn, thiết bị lắp đặt phương tiện truyền tải Các ôtô máy kéo chạy êm, hiệu suất lượng cao không làm ô nhiễm môi trường Chất siêu dẫn nhiệt độ cao nhiệt độ phòng tương lai làm tăng hiệu giá thành cho ứng dụng 3.2.2 Tách chiết từ (Magnetic Separation) Hình 3.4 Bộ lọc sóng micro siêu dẫn nhiệt độ cao Tách lọc từ phương pháp tách chiết thành phần tạp chất xác định khỏi hỗn hợp Do khác tính chất từ thành phần riêng tạo nên hỗn hợp, vài thành phần bị kéo có từ trường đặt vào hỗn hợp Các thành phần khác hỗn hợp lại theo ý muốn Nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao có nhiều khả ứng dụng cho công nghệ như: tách chiết sunfurơ từ than đá, tách chiết tạp chất từ khoáng vật tách chiết mảnh kim loại lòng đất, thiên thạch v.v…Có thể sử dụng phương pháp tách từ cho tái chế làm nước thải, hóa chất tách lọc khí đốt Phương pháp cho giá thành rẻ, kích thước thiết bị nhỏ từ trường chất siêu dẫn cao làm cho có khả hút đẩy tạp chất mạnh sử dụng 3.2.3 Các giá đỡ từ Các giá đỡ từ siêu dẫn thường sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao hoạt động nhiệt độ 77 K Cơ cấu chuyển động không ma sát nâng từ giá siêu dẫn dựa hiệu ứng Meissner Ví dụ hiệu ứng nâng từ rotor nặng 33 2,4 kg quay giá đỡ từ làm từ vật liệu YBCO với vận tốc 30.000 vòng phút 3.2.4 Các chắn từ Sự che chắn từ điện từ kỹ thuật lan tỏa khắp kỷ nguyên điện điện tử Sự che chắn từ cần thiết thiết bị phải bảo vệ khỏi lượng xạ điện từ bên từ thiết bị lân cận Các đường dẫn điện, trạm phát sóng truyền thanh, truyền hình, sóng đa, điện thoại di động,… nguồn nhiễu điện từ mạnh Công nghệ che chắn truyền thống dựa vật liệu có độ từ thẩm cao Tuy nhiên toán khó giải vật liệu phụ thuộc độ từ thẩm vào từ trường, tần số tính ổn định phụ thuộc vào chu kỳ nhiệt ứng suất Đặc tính ưu việt sử dụng vật liệu siêu dẫn làm chắn từ tính đẩy hoàn toàn đường từ thông khỏi phần bên Đây hiệu ứng Meissner, che chắn có xuất dòng điện che chắn lưu chuyển bề mặt vật liệu Việc sử dụng cuộn dây siêu dẫn loại II làm vật liệu chắn từ trường lớn : Tesla Các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao ứng dụng làm chắn từ Tuy nhiên, để hoạt động nhiệt độ cao (: 77 K ) từ trường tới hạn che chắn khoảng vài trăm Oe 3.3 Ứng dụng hiệu ứng lượng tử: Điện tử học siêu dẫn 3.3.1 Cảm biến đo từ thông ba chiều (Three Dimensinal Flux Sensors) Hình 3.5 Thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID) Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng khác chất siêu dẫn có từ thời kỳ “nhiệt độ thấp” dụng cụ đo xác Đặc biệt sở khám phá 34 B.Josephson năm 1962 hiệu ứng mang tên ông (dòng siêu dẫn “chui qua” lớp điện môi mỏng để phát sóng điện từ) Trong từ kế phổ thông, người ta sử dụng cuộn dây thu tín hiệu đối xứng nhau, gọi cặp cuộn dây pick-up (pickup coil) - hệ cuộn dây đối xứng nhau, ngược chiều lõi vật liệu từ mềm Để tăng độ nhạy cho từ kế, người ta thay cuộn dây thu tín hiệu thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (superconducting quantum interference device - SQUID), lớp tiếp xúc chui hầm Josephson đo lượng tử từ thông Do đó, độ nhạy thiết bị tăng lên nhiều Người ta dùng cuộn dây siêu dẫn (hoạt động nhiệt độ thấp) để tạo từ trường cực lớn ổn định Ngày nay, hệ siêu dẫn nhiệt độ cao SQUID YBCO sử dụng cho việc đo từ thông ba chiều Việc thay nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm Lợi ích thiết bị định vị tăng cường từ thông cấu trúc cụ thể Ví dụ để phát thăng giáng từ trường não người, thăng giáng bắt nguồn từ trình phóng điện có liên quan (hiện tượng động kinh) 3.3.2 Thiết bị thu phát sóng Viba Ứng dụng tính không thấm sâu sóng điện từ vào chất siêu dẫn (độ thấm sâu London) so với kim loại thường để dùng thiết bị tần số cao Cùng với việc sử dụng siêu dẫn nhiệt độ cao YBCO, người ta chế tạo lọc sóng viba với hệ số phẩm chất tăng lên hàng trăm lần điện trở bề mặt chất siêu dẫn nhỏ nhiều lần so với kim loại thông thường (Al, Cu, Au,…) Ví dụ tần số 10GHz 77K, điện trở chất siêu dẫn YBCO 0,1 mΩ điện trở bề mặt Cu 13 mΩ Điều làm giảm tổn hao tín hiệu viba xuống 102 ÷ 104 lần thay chất siêu dẫn cho Cu lọc vi sóng Công nghệ lọc sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao cho phép loại bỏ gần hoàn toàn tín hiệu nhiễu bảo toàn tín hiệu gốc Khi sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, ta không cần phải thay thiết bị thu vô tuyến hay ăng-ten thực gọi vốn thực thiết bị thông tin tăng khoảng cách dải thông chúng Các hệ thống lọc đầu vào sử dụng vậtliệu siêu dẫn nhiệt độ cao có tính độc đáo, tạo cấp độ lọc cần 35 thiết nhiễu dải sóng thiết bị gây nhiễu phát ra, đồng thời tăng độ nhạy thiết bị thu lên nhiều tín hiệu yếu Vật liệu siêu dẫn có tính hẳn vật liệu thông thường điện trở chúng nhỏ nhiều (bằng với dòng điện chiều) Tuy nhiên, vật liệu siêu dẫn phải làm lạnh đạt đặc tính Mặc dù công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao mẻ song chứng tỏ tính khả thi nó, có 1.000 trạm thông tin vô tuyến thành phần sử dụng Các lọc vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao trang bị tàu hải quân, máy bay hàng ngày sử dụng để hỗ trợ cho hoạt động quan tình báo quan hành pháp Việc cải tiến công nghệ thiết bị làm lạnh vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao tạo hệ thống nhỏ hơn, có nhiều lọc Ứng dụng đặc biệt sử dụng lọc kiểu hệ thu phát sóng điện thoại di động ngày số nước công nghiệp triển khai để tăng chất lượng dịch vụ phục vụ khách hàng Ở độ nhạy tính lọc lựa tăng lên đáng kể Ngoài ra, người ta chế tạo cần ăng-ten siêu nhỏ chất siêu dẫn đưa vào sử dụng Ăng-ten làm chất siêu dẫn nhiệt độ cao có kích thước 5% kích thước loại ăng-ten thông dụng Ăng-ten mini làm việc theo nguyên lý mạch xuyên ngầm có độ nhạy gấp 20 lần loại ăng-ten khác Ví dụ ăng-ten siêu dẫn nhiệt độ cao có độ dài 2,6 inch thay cho ăng-ten thông thường có độ dài 52 inch sử dụng để bắt tần số FM 3.3.3 Thiết bị dò sóng milimet (Milimet waves delector) Sử dụng tiếp xúc Josephon màng mỏng siêu dẫn YBCO thành công việc chế tạo thiết bị bắt sóng milimet, điều khó thực công cụ bán dẫn thông thường Từ nguồn nhiệt thấp xạ song milimet, thiết bị dò màng mỏng YBCO phát định vị phận bị sai hỏng không gian ba chiều Đó vùng có nhiệt độ thấp so với phận bình thường xung quanh 36 Hình 3.6 Thiết bị dò tìm mạch sai hỏng siêu dẫn nhiệt độ cao 3.3.4 Máy phát sóng tần số Terahertz (THz) Các xạ điện từ dải tần THz (1012 Hz) đem lại ứng dụng to lớn, từ việc phát chất nổ chẩn đoán, điều trị ung thư Nhưng trở ngại khoảng cách từ sóng vi ba (microwave) hồng ngoại (bức xạ THz) nên không dễ dàng vượt qua xạ THz khó sinh tần số chúng cao linh kiện phát dựa vật liệu bán dẫn, lại thấp để tạo nhờ máy laser chất rắn Gần đây, nhà nghiên cứu Hoa Kỳ, Thổ Nhĩ Kì Nhật Bản giải vấn đề cách khai thác lớp tiếp xúc Josephson vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Lớp tiếp xúc Josephson cấu tạo hai lớp vật liệu siêu dẫn ngăn cách lớp điện môi mỏng điển hình hiệu ứng đường hầm lượng tử Nếu ta đặt vào hiệu điện ngang qua lớp tiếp xúc để tạo dòng siêu dẫn xoay chiều, dẫn đến việc phát photon tần số phù hợp với khe lượng chất siêu dẫn Nói cách khác, lớp tiếp xúc Josephson sản sinh xạ điện từ Khe lượng lớp tiếp xúc Josephson tạo phòng thí nghiệm dựa vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp truyền thống (ví dụ Niobium, Nb) nhỏ để tạo xạ dải tần THz công suất phát thấp 37 Hình 3.7 Cấu trúc linh kiện nhóm Welp Ulrich Welp (thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argone, Hoa Kỳ) cộng khẳng định hai vấn đề giải cách sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Khác vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp, chất siêu dẫn nhiệt độ cao không cần phải tạo lớp tiếp xúc Josephson chúng tự nhiên chứa lượng chất khắp nơi cấu trúc lớp đơn Và đồng thời chúng có khe lượng tương đối lớn đủ để phát xạ dải sóng THz Hình 3.8 Kết tần số phát Quan trọng hơn, nhóm Welp phát cách đơn giản để đồng hóa xạ (pha sóng phát nội từ lớp tiếp xúc Josephson vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao) để tạo công suất phát mức miliwatts (mW) Nhóm nghiên cứu sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Bi2 Sr2CaCu2O8 , biết đến với tên viết tắt BSCCO với lớp Josephson nội tạo xếp liên tục lớp siêu dẫn CuO2 dải lớp điện môi 38 BiO SrO Khi đặt hiệu điện ngang qua mẫu BSCCO, khiến cho lớp phát xạ điện từ tần số định không kết hợp pha Cũng giống với laser, thủ thuật để tạo nên xạ đồng pha thay đổi hiệu điện tần số phát tương ứng với tần số cộng hưởng hốc Tại tần số đó, điện trường tự bù trừ mặt pha giúp cho xạ đồng hóa Ban đầu có vài lớp tiếp xúc đồng pha, sau hiệu ứng làm mạnh thêm cách dội hơn, nhờ kiểu phản hồi dẫn đến việc dải sóng phát đồng pha 3.3.5 Thế chuẩn ( Voltage Standard) Sự phát triển công nghệ vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao đem đến khả đưa thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch chất siêu dẫn vào ứng dụng thực tế Trong vật liệu có điện trở phi tuyến vật liệu siêu dẫn thích hợp với thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch có đặc tính biến đổi điện trở từ không dòng điện bình thường đến giá trị lớn Thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch chất siêu dẫn có dạng pha dòng điện định mức 200A, điện áp 8,3kV công suất 1,6MVA Trải qua chương trình gồm 20 thí nghiệm, thiết bị chứng tỏ hạn chế dòng điện ngắn mạch đối xứng không đối xứng mà phần tử siêu dẫn không bị suy giảm phẩm chất Ở điện áp 3kV, thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch chất siêu dẫn đưa dòng điện ngắn mạch tiềm 13,2kA giá trị đỉnh ban đầu 4,3kA, sau 50 miligiây vật liệu siêu dẫn bị làm nóng, dòng điện ngắn mạch tiếp tục đưa trị số 1kA Thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch chất siêu dẫn theo nguyên lý có công suất 6,4MVA công suất lớn Nó tác động dòng điện qua vượt mức tới hạn chất siêu dẫn điện trở chất siêu dẫn tăng lên cách đột ngột vật liệu tính siêu dẫn Sự biến đổi điện trở thay đổi nhiệt độ, thay đổi mật độ dòng điện cường độ từ trường thuộc tính chất siêu dẫn mà không đòi hỏi cấu khác Sự chuyển đổi từ chế độ không hạn chế dòng điện (làm việc bình thường) sang chế độ hạn chế dòng điện ngắn mạch hoàn toàn tự động, không sinh hồ quang, số lần làm việc không hạn chế có độ tin cậy cao Thiết bị đặt nhiều vị trí mạng điện phân phối liên lạc hai cái, nối tiếp với máy biến áp có trở kháng nhỏ Ở lưới trung áp cao áp làm nhiệm vụ liên lạc hai mạng điện mà không làm cho dòng 39 điện ngắn mạch tăng gấp đôi, tránh chi phí lớn nâng cấp mạng điện Ngoài ra, dùng để nối với máy phát điện, đặc biệt máy phát điện chạy sức gió máy phát điện nhỏ nối trực tiếp vào mạng phân phối Nó nối với mạng điện tự dùng nhà máy điện bảo vệ cho mạng điện cũ không thiết kế để chịu dòng điện ngắn mạch lớn Ở trường hợp thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch chất siêu dẫn giúp cho người chủ quản lý lưới điện trì hoãn việc thay nâng cấp mạng điện Nhiều nước sản xuất máy biến áp, loại máy hoạt động nhờ tiếp xúc Josephson với tần số xạ xác Sử dụng chất siêu dẫn nhiệt độ cao tiếp xúc Josephson để chế tạo làm biến áp hạ giá thành sản phẩm, chất lượng bền, độ xác cao hoạt động biến áp rộng 3.3.6 Đầu dò xạ (Radiation Detectors) Đặc điểm siêu dẫn chuyển pha siêu dẫn đột ngột nên biến thiên điện trở cực lớn Về chất, nguyên nhân thay đổi cực lớn cặp điện tử Cooper bị phá vỡ cực nhanh Các nhà khoa học lợi dụng tính dễ bị phá vỡ cặp Cooper để làm đêtectơ siêu dẫn loại cực nhạy Với khả tích hợp linh kiện ngày cao, kích thước trung bình linh kiện chíp vào cỡ vài chục nanomet Nó có suất phân giải lượng 50 lần tốt so với đêtectơ bán dẫn Đêtectơ siêu dẫn nhiệt độ cao đáp ứng yêu cầu công nghệ cao: chíp vi mạch, máy dò xạ tia cực tím sóng micro,… Tóm lại, tìm vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao bước tiến quan trọng trình cải tiến tìm kiếm vật liệu Kể từ đó, nhà khoa học bắt tay vào công nghiên cứu vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao đạt nhiều thành tựu rực rỡ Chỉ với hai đặc trưng: mát lượng trình truyền tải điện khả đẩy từ trường chất siêu dẫn, vật liệu siêu dẫn ứng dụng rộng rãi ngành khoa học, công nghệ đời sống Nhiều nhà vật lý cho rằng, tác động công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao vượt xa công nghệ bóng bán dẫn laser Hiện nay, chưa thể tưởngtượng hết tiềm k hổng lồ ứng dụng vật liệu 40 KẾT LUẬN Hiện tượng siêu dẫn tượng vật lý thú vị có nhiều ứng dụng khoa học, kĩ thuật đời sống Để ứng dụng rộng rãi tượng siêu dẫn người ta tìm vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao điều kiện sử dụng Nitơ lỏng Hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao chủ yếu có hợp chất Cu mở nhiều hướng nghiên cứu Nhiều ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có vai trò quan trọng sống như: máy gia tốc hạt, dây băng siêu dẫn, giá đỡ từ,… Hy vọng tương lai vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao ứng dụng rộng rãi mang lại nhiều lợi ích cho đời sống người 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thế Khôi − Nguyễn Hữu Mình, Vật lý chất rắn, NXB giáo dục Hà Nội, 1992 Thân Đức Hiền, Nhập môn siêu dẫn, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2008 Nguyễn Huy Sinh, Vật liệu siêu dẫn, NXB Giáo dục, 2005 Nguyễn Nhật Khanh, Siêu dẫn tượng đầy bí ẩn, NXB Giáo dục, 1997 http://vatlyvietnam.org/vat-ly-chat-ran/sieu-dan-nhiet-do-cao-nen-sat-tiet-lo-co- che-sieu-dan-moi.html http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-hien-tuong-sieu-dan-va-nhung-ung-dung-trongkhoa-hoc-doi-song-8363/ http://www.vaas.org.vn/moi-lien-he-bi-an-giua-ruou-vang-va-chat-sieu-dana7308.html 42 [...]... vật liệu này là sự phụ thuộc của độ từ thẩm vào từ trường, tần số và tính ổn định phụ thuộc vào chu kỳ nhiệt và ứng suất Đặc tính ưu việt khi sử dụng vật liệu siêu dẫn làm các chắn từ là tính đẩy hoàn toàn các đường từ thông ra khỏi phần bên trong của nó Đây chính là hiệu ứng Meissner, và sự che chắn này có được là do sự xuất hiện của các dòng điện che chắn lưu chuyển trên bề mặt vật liệu Việc sử dụng. .. đỡ từ Các giá đỡ từ siêu dẫn thường sử dụng các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao hoạt động ở nhiệt độ 77 K Cơ cấu chuyển động không ma sát được nâng từ bởi các giá siêu dẫn dựa trên hiệu ứng Meissner Ví dụ về hiệu ứng nâng từ là một rotor nặng 33 2,4 kg có thể quay trên một giá đỡ từ làm từ vật liệu YBCO với vận tốc 30.000 vòng trên phút 3.2.4 Các màn chắn từ Sự che chắn từ hoặc điện từ là một kỹ thuật... sử dụng các cuộn dây siêu dẫn loại II làm vật liệu chắn được các từ trường rất lớn : 3 Tesla Các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao cũng được ứng dụng làm các chắn từ Tuy nhiên, để hoạt động ở các nhiệt độ cao (: 77 K ) thì ở từ trường tới hạn có thể che chắn được chỉ khoảng một vài trăm Oe 3.3 Ứng dụng hiệu ứng lượng tử: Điện tử học siêu dẫn 3.3.1 Cảm biến đo từ thông ba chiều (Three Dimensinal Flux Sensors)... khả năng tạo từ trường cực mạnh, đồng nhất và khá ổn định bằng việc sử dụng nguồn nguyên liệu có sẵn trong phòng thí nghiệm Việc đòi hỏi công suất thấp và chất lượng từ trường được cải thiện là hiệu quả của tính siêu dẫn, dẫn đến việc ứng dụng rộng rãi các nam châm siêu dẫn trong nhiều lĩnh vực khoa học 3.2 Ứng dụng hiệu ứng Meissner: Hiệu ứng nâng Đặc tính quan trọng của chất siêu dẫn là từ trường trong... thuộc vào vật liệu Nhiệt độ chuyển pha ( TC ) và từ trường tới hạn ( H C ) của chất siêu dẫn đều tìm được bằng thực nghiệm với các giá trị sai lệch chút ít nếu vật liệu chịu áp suất Nhiều tính chất cơ học của các trạng thái siêu dẫn và trạng thái thường về mặt nhiệt động lực học đều liên quan đến năng lượng tự do của các trạng thái đó Thông 12 thường, độ lớn từ trường tới hạn ( H C ) phụ thuộc vào sự... người ta cho chùm bắn vào một tấm “bia” để tạo ra các phản ứng hạt nhân Ở những năng lượng thấp hơn nhiều, các máy gia tốc hạt được sử dụng phổ biến trong y khoa Liệu pháp hạt được sử dụng trong điều trị ung thư, sử dụng chùm proton năng lượng cao hoặc những hạt khác 3.1.3 Lò phản ứng nhiệt hạch từ (Magnetic fusion reactors) Để sử dụng cho các thí nghiệm với lò phản ứng nấu chảy từ Các nam châm siêu... ) và xảy ra như thế nào Và mới đây, các nhà khoa học ở Nhật Bản đã khám phá ra một loại chất siêu dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn mới, dựa trên nền sắt ( Fe ) cho phép các nhà vật lý tìm hiểu dễ dàng hơn và làm sáng tỏ những điểm quan trọng về hiện tượng đầy bí ẩn trong vật lý chất rắn này Vật liệu siêu dẫn mới này cũng là một bằng chứng để chứng tỏ rằng tính siêu dẫn không bị hạn chế bởi các oxit đồng và. .. (loại Perovskite) và không đẳng hướng Các vật liệu này có cấu hình hai chiều là các mặt CuO2 và các chuỗi Cu − O Ở trạng thái thường hầu hết các hợp chất gốm siêu dẫn là các chất điện môi hoặc dẫn điện rất kém Vật liệu sẽ trở thành chất siêu dẫn khi T < TC đối với từng hợp chất khác nhau và TC phụ thuộc vào nồng độ hạt tải, phụ thuộc mạnh vào quy trình công nghệ, các điều kiện xử lý nhiệt và môi trường... thường, siêu dẫn nhiệt độ cao ( 123) biểu hiện tính thuận từ, ở trạng thái siêu dẫn nó là chất nghịch từ Như vậy, điểm chuyển pha siêu dẫn trong hợp chất này có thể coi là điểm chuyển pha thuận từ - nghịch từ Trong vùng nhiệt độ T > TC vật liệu là chất thuận từ, hệ số từ hóa có giá trị rất nhỏ và dương Ở vùng nhiệt độ T < TC , hệ số từ hóa chuyển từ giá trị dương nhỏ sang giá trị âm lớn * Tính chất nhiệt... lượng bằng từ siêu dẫn (SMES) là một lựa chọn do khả năng cung cấp và điều phối điện công suất lớn Lưu trữ năng lượng trong vật liệu từ siêu dẫn (SMES- Superconducting Magnetic Energy Storage) đã được theo đuổi từ lâu với công nghệ quy mô lớn vì nó cho phép xả năng lượng tức thời và chu kỳ sạc là vô hạn theo lý thuyết Tuy nhiên, chi phí vật liệu cho các thiết bị SMES lên rất cao nhưng rất ít ứng dụng Hiện