超导体的应用物理学科中心.ppt

超導體原理及應用 陳引幹 成功大學 材料科學及工程學系 利用“零場冷過程”使磁鐵磁浮圖文說明 利用“場冷過程”使磁鐵磁浮圖文說明 第一類超導體(TypeI) 第二類超導體(TypeII) 不同種類超導體之三個限制因素範圍示意圖 超導線材之應用 3 phases HTS transmission cable design高溫超導傳輸電纜的設計 SC transmission Cable Exp超導電纜的測試 超導磁鐵之應用----- (1)超導磁浮列車 日本Yamanachi (山梨線) 超導磁浮列車-推進原理: 超導磁鐵之應用---(2)超導磁鐵在高能物理的應用 超導磁鐵之應用---(2)超導磁鐵在高能物理的應用 超導磁鐵之應用 --- (3)超導馬達＆超導發電機 超導磁鐵之應用 --- (4) 超導磁鐵在醫療上的應用-NMR-CT 超導磁鐵之應用 --- (5) Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)超導磁性儲能 磁浮軸承與飛輪儲能 (Magnetic Levitation Bearing and Flywheel Energy Storage)----磁浮地球儀 超導故障限流器(superconductor Fault Current Limiter) 高溫超導體結構: 充氧前 Y1Ba2Cu3O6 立方晶結構(非具超導相) 充氧後 Y1Ba2Cu3O7 斜方晶結構 (具超導相) 超導體的材料-- (超導體為金屬? 合金? 高分子? 陶瓷?) 高溫超導氧化物的不同形態性質的差異： 液態氮使用~ (a)液態氮汽化是正常現象，所以將之舀至保溫杯後，切勿旋緊保溫杯蓋，以免氣體壓力過大，引起氣爆，發生危險。 (b)液態氮為低溫液體，溫度為 –196 °C（77K)，為避免低溫涷傷，請小心使用，不能直接觸摸，建議老師從旁指導。 (c)不要拿金屬等導熱良好的物體，直接浸入液態氮，皮膚可能會因”黏住”而凍傷。 (d)請不要在密敝的空間下，長時間使用液態氮,以防止過多揮發的氮氣造成窒息的危險。 1957年,J. Bardeen, L. N. Cooper及R. J. Schrieffer提出解釋超導現象的微觀理論：BCS理論 液態氮溫度以上(77K)高溫超導體的發現團隊 鎖磁力 ，非接觸 將超導體置入架上之容器中並倒入液態氮使之產生超導態，強磁鐵和單晶粒Y–Ba–Cu–O超導塊材之間利用場冷過程可使磁鐵磁旋浮起並保持固定的距離，以及無接觸、無磨擦的磁懸浮特性。因此地球儀可以完全無接觸地懸掛在空氣中，並可以接近無摩擦、無接觸在空中旋轉(僅有與空氣之摩擦力)。 說明: 超導體放入此容器中 超導磁浮創意競賽-初級版教材之應用篇(13/15) 返回導讀頁面 增加基地台的覆蓋範 (Cellular phone base stations coverage) 減少基地台數量 (more channels) 增進通話品質 增長手機使用時間 減少不必要的電磁輻射 Advantages of HTS-filter (高溫超導濾波器優點) HTS RF filter with Cryostat 超導體在超導態下電阻為零，意味著超導體的熱噪音十分小，利用超導體做成的的濾波器，自然可以將前級放大器中的熱噪音消除，又不引入新的熱噪音，提高了訊噪比 優點: 說明: 超導磁浮創意競賽-初級版教材之應用篇(14/15) 返回導讀頁面 超導故障限流器（SFCL）是利用超導體的超導/正常態轉變特性，快速而有效地限制電力系統故障短路電流的一種電力設備。SFCL的工作原理是短路電流超過超導體的臨界電流，引起超導體失超，超導體從超導態轉變為正常態，限流器呈現很大阻抗，短路電流得以限制。SFCL具有如下的優點： 1. 增大電力系統的安全性和可靠性； 2. 提高電力質量；3. 與現有的電力系統保護設施相容；4. 減少電力系統線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力設備的更新以降低成本；5. 提高系統的運行容量。專家們預言，就超導技術在電力系統中的應用而言，最先得到實際應用的將可能是超導限流器。 超導磁浮創意競賽-初級版教材之應用篇(15/15) 返回導讀頁面 超導磁浮創意競賽- 　　　　　　　初級版教材之超導塊材篇 返回導讀頁面 塊材 晶種 頂端接種熔融成長法(TSMG)---- TypeII 高溫超導塊材 競賽使用之YBCO單晶塊材~ 超導磁浮創意競賽-初級版教材之超導塊材篇(1/7) 返回導讀頁面 1.高溫超導塊材製程 長晶熱處理過程 原料 壓成生胚 超導磁浮創意競賽-初級版教材之超導塊材篇(2/7) 非超導相 液相 返回導讀頁面 具斜方晶結構之高溫超導體