Ứng dụng của vật liệu siêu dẫn trong đời sống

Tính nghịch từ của vật dẫn lí tưởng

Trong thực tế, từ trường có tác dụng nên mẫu siêu dẫn gây ta dòng điện chạy quanh bề mặt mẫu và như vậy, tạo ra mật độ từ thông ở mọi nơi trong lòng mẫu, chính xác bằng và ngược chiều với mật độ từ thông của từ trường ngoài. Ta thấy rằng trạng thái từ hóa của vật dẫn lý tưởng không xác định duy nhất bằng các điều kiện bên ngoài, mà nó phụ thuộc vào chuỗi các điều kiện tại vị trí đang tồn tại.

Vật siêu dẫn không lý tưởng

Khi giảm từ trường về 0 thì mật độ từ thông bên trong kim loại có độ dẫn lý tưởng không thể thay đổi và dòng bề mặt sẽ xuất hiện để duy trì từ thông bên trong nó. Các sai hỏng bao gồm một số lớn các nguyên tử như là các hạt của vật thể khác hoặc hoặc những mắt xích của các nguyên tử dịch chuyển như là những sai hỏng mạng, có khuynh hướng làm tăng tính từ trễ và bẫy từ thông.

Hiệu ứng Meissner Một vật dẫn lý tưởng có thể có

Từ các dẫn chứng trên đây đã đưa đến kết luận là: Trạng thái siêu dẫn có điện trở không và hiệu ứng Meissner biểu hiện rằng, chất siêu dẫn là một nghịch lý từ lý tưởng (χ = -1). Hai tính chất độc lập này có đặc trưng cơ bản riêng biệt nhưng cả hai đều đồng thời là tiêu chuẩn quan trọng để xem xét một chất có phải là siêu dẫn hay không.

Dòng tới hạn

Công thức (2.10) được gọi là công thức Silsbee, chỉ đúng cho một số chất siêu dẫn nhất định, chủ yếu là các chất siêu dẫn đơn kim loại (còn gọi là chất siêu dẫn lý tưởng). “Chất siêu dẫn bị mất đi điện trở không của nó khi mà tổng độ lớn từ trường do dòng truyền và từ trường đặt vào vượt quá độ lớn từ trường tới hạn Hc tại các điểm trên bề mặt của nó”.

Mối liên hệ giữa từ trường tới hạn và dòng tới hạn

Nếu không có từ trường đặt vào, mà chỉ có từ trường được sinh ra do các dòng truyền, thì dòng tới hạn sẽ là sinh ra độ lớn từ trường tới hạn Hc ở bề mặt vật dẫn. Trường hợp quan trọng khác xuất hiện khi từ trường đặt vào là vuông góc với trục của dây (giả thiết là từ trường không đủ mạnh để đưa chất siêu dẫn vào trạng thái trung gian).

Sự lan truyền nhiệt trong chất siêu dẫn

Hãy xét dòng siêu dẫn có độ dày đồng nhất và giả thiết là dòng tới hạn đo được bằng cách tăng dòng điện chạy trong dây siêu dẫn cho đến khi quan sát được hiệu điện thế. Để làm giảm khả năng ttruyền nhiệt tới các điểm tiếp xúc, cần phải sử dụng các dây dẫn dày sao cho nhiệt sinh ra tại các điểm tiếp xúc là nhỏ hoặc không đáng kể.

Nhiệt dung của chất siêu dẫn

Lần đầu tiên Keesom và Bok đưa ra rằng: khi không có từ trường ngoài tác dụng, khi có sự chuyển pha siêu dẫn thì nhiệt dung điện tử (ًγT) cũna dạng gồm hai phần và có đặc trưng riêng. Ehrenfest phát hiện ra rằng: Chuyển pha nhiệt dung tại T = TC là chuyển pha loại II (loại dối xứng), chuyển pha loại II có hai đặc điểm quan trọng: một là nó không đi kèm nhiệt Latent mà là các trạng thái của hệ thay đổi liên tục tạo ra sự thay đổi đột ngột về sự đối xứng của hệ.

Độ dẫn nhiệt của chất siêu dẫn

Vì vậy, khó có thể làm sáng tỏ mọi sự đóng góp vào độ dẫn nhiệt của vật trong trạng thái siêu dẫn, mà chỉ có thể xác định được những thành phần tương đối đơn giản và để phân tích trong quá trình thực nghiệm. Hiện tượng này được Hulm giải thích là: Trong siêu dẫn loại II, quá trình chuyển pha siêu dẫn đã có sự tán xạ nhẹ của các sóng phonon lên các điện tử làm tăng бSD (độ dẫn nhiệt).

Các hiệu ứng nhiệt điện

Tuy nhiên các hiệu ứng nhiệt điện có thể xuất hiện trong một số chất siêu dẫn loại II.

Các tính chất khác

Trạng thái của vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch.

Các lý thuyết liên quan về siêu dẫn

Chất siêu dẫn nhiệt độ cao

Các ứng dụng của vật liệu siêu dẫn

Sự điều khiển và hoạt động của máy phát điện siêu dẫn giống như turbin về mặt nguyên lý.Nhưng sự khác nhau cơ bản là motor siêu dẫn được bao bọc trong một buồng chân không quay tròn.Chất lỏng Hêli(hoặc nitơ) được bơm vào buồng chân khoongbawfng lực huwowsnh tâm đẻ duy trì nhiệt độ của motor ở trạng thái siêu dẫn.Máy phát điện siêu dẫn đã chứng tỏ tính nawng tốt ,giá thành hạ hơn so với máy phát điện thông thường 300MW,và hieeyj suất của nó được nâng từ 98% lên 99%.Mặt khác,máy. Sự kết hợp của motor siêu dẫn và các máy phát siêu dẫn đã nâng cao một cách hiệu quả khi sử dụng vào bộ phận đẩy tàu thủy.Kích thước,trọng lượng thết bị, sự tiêu tốn năng lượng và độ ồn do thiết bị gây ra ddeeefu giảm đáng kể.Những thông số này có vai trò quan trọng để thiết kế, lắp đặt trong các tàu ngầm hiện đại có thể mang vũ khí hạng nặng và duy chuyển với tốc độ nhanh hơn.Thiết bị motor- máy phát điện siêu dẫn ghép cũng có thể sử dụng cho các đầu máy xe lửa chạy trên đường ray và cho các máy bay trực thăng để làm tăng vận tốc. Sử dụng tiếp xúc Josephson trên các màng mỏng siêu dẫn YBCO đã thành công trong việc chế tạo thiết bị các sóng milimet, điều mà rất khó thực hiện được bằng các công cụ bán đẫn thông thường.từ các nguồn nhiệt độ thấp bức xạ các sóng milimet, thiết bị dò bằng màng mỏng YBCO có thể phát hiện và định vị các bộ phận ung thư trong không gian ba chiều.Đó là các vùng có nhiệt độ thấp hơn so với các bộ phận bình thường ở vùng xung quanh nó.

Dựa trên hiệu ứng Meissner, các chất siêu dẫn đẩy các đường từ thông ra khỏi nó ở trạng thái siêu dẫn, người ta có thể sử dụng để tạo nên các vùng không có từ trường hoặc tạo thành những vùng có các dạng từ trường khác nhau.Các chất siêu dẫn có thể phun thành plasma với các hình dạng phức tạp.Đó là tiền đề cho việc có thể dùng chất siêu dẫn như các bức tường chắn sóng micro; làm màn chắn chống lại các vụ nổ hạt nhân vaf làm màn chắn các loại sóng điện từ khác trong không gian trước khi đi vào Trái Đất.

Một số phát hiện mới về hiện tượng siêu dẫn

Hiện tượng siêu dẫn thực sự là một vấn đề nóng bỏng mà giới khoa học quan tâm, và các khả năng ứng dụng tiềm tàng của các chất siêu dẫn là hết sức rộng rãi và quan trọng, sẽ đưa đến sự thay đổi lớn lao về kĩ thuật, công nghệ và có thể cả trong kinh tế và đời sống xã hội. Siêu dẫn là một đề tài rất rộng lớn, tài liệu này do nhóm chúng tôi thực hiện cũng chỉ là một số vấn đề liên quan về hiện tượng này, do thời gian hạn hẹp cũng như khả năng có hạn nên tài liệu cũng còn một số vấn đề chưa đề cập đến, cũng còn những thiếu sót không thể tránh khỏi.