Vật liệu siêu dẫn là gì? Quá trình hình thành, ứng dụng

Rate this post

Hiện nay vật liệu siêu dẫn được ứng dụng ở nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác nhau từ vật lý, y học đến các công trình xây dựng. Vậy vật liệu siêu dẫn là gì và nó được hình thành như thế nào? Hãy cùng chúng tôi khám phá bài viết dưới đây nhé.

Vật liệu siêu dẫn là gì?

Siêu dẫn là một hiện tượng kỳ lạ xảy ra khi vật thể ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ. Lúc này mức điện trở của vật dẫn trở về bằng 0, khiến nội từ trường bị suy giảm theo hiệu ứng Meissner .
Trong vật lý, để tạo ra hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn, người ta sẽ tạo ra một lực hút giữa những electron truyền dẫn. Từ đó làm sản sinh việc trao đổi phonon tạo ra từ cặp electron đối sánh tương quan .
Ngoài ra còn sống sót một vật chất siêu dẫn có tính dẫn nhiệt cao hơn kim chỉ nan và thấp hơn so với nhiệt độ thường trong phòng. Tuy nhiên những điều tra và nghiên cứu về chất siêu dẫn nhiệt độ cao vẫn chưa hoàn hảo .

Lịch sử hình thành vật liệu siêu dẫn:

Năm 1911, trong một lần thực thi thí nghiệm với thủy ngân, nhà vật lý Hà Lan – Maoneis đã vô tình phát hiện ra khi ở nhiệt độ – 269 °C, thuỷ ngân sẽ có điện trở bằng không. Lúc này ông gọi đó là tính siêu dẫn .
Việc tìm ra được một hiện tượng kỳ lạ mới lạ này đã mở ra những mày mò quan trọng trong ngành khoa học kỹ thuật. Các nhà khoa học mở màn sử dụng chất siêu dẫn để sản xuất ra những vật chất có từ tính mạnh. Với mục tiêu Giao hàng cho những nghành nghề dịch vụ khoa học kỹ thuật và sản xuất khác nhau trong đời sống. Tuy nhiên, “ đời không như thể mơ ”, việc ứng dụng tính siêu dẫn lên những sắt kẽm kim loại thuần khiết như chì, thiếc … lại cho từ trường rất nhỏ .

Đến những năm 30 của thế kỷ XX, sau nhiều năm nghiên cứu không ngừng, các nhà khoa học đã tìm ra được một loại nguyên tố mới nếu cho vào các kim loại thuần khiết sẽ tạo được một loại hợp kim mà ở đó cường độ dòng điện và cường độ từ trường được tăng lên nhiều.

Giai đoạn năm 1930, những nhà khoa học Liên Xô bắt tay vào sản xuất kim loại tổng hợp siêu dẫn có số lượng giới hạn từ trường đạt 2 tesla. Hai kim loại tổng hợp siêu dẫn này gọi là kim loại tổng hợp niobi – ziriconi, và kim loại tổng hợp vanđi – gali .
Ngoài ra, còn có một số ít oxit sắt kẽm kim loại kiểu cấu trúc A – 15. Ưu điểm của những vật chất siêu dẫn ở quy trình tiến độ này chính là không có điện trở, nhờ đó vừa hoàn toàn có thể làm giảm tĩnh điện, không gây ra những tổn thất nhiệt, vừa có thể tích nhỏ và hiệu suất lớn .
Tiếp đến là quá trình những năm 60 của thế kỷ XX, những nhà khoa học đã nghiên cứu và điều tra và sản xuất được loại vật liệu siêu dẫn có từ trường đạt đến 10 tesla. Từ đó được ứng dụng rộng trong những nghành yên cầu công nghệ tiên tiến kỹ thuật cao như cộng hưởng từ hạt nhân, máy gia tốc, buồng bọt, máy phát điện … Thế nhưng một điểm yếu kém của vật liệu siêu dẫn chính là chỉ hoạt động giải trí hiệu suất cao ở điều kiện kèm theo nhiệt độ rất thấp. Điều này khiến những kỹ sư đương đầu với nhiều thử thách như tốn nhiều ngân sách để tạo nên môi trường tự nhiên có nhiệt độ .
Giai đoạn năm 1957, những nhà khoa học đưa ra triết lý BCS nhằm mục đích lý giải hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn. Theo đó, triết lý BCS cho rằng nguyên do dẫn đến hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn là do ở môi trường tự nhiên nhiệt độ cực thấp, những điện tử tự do trong chất siêu dẫn sẽ sắp xếp tiếp nối đuôi nhau nhau tạo thành chuỗi dài. Lúc này, những điện tử sẽ hoạt động xu thế bên trong khiến chất siêu dẫn không còn lực trở của dòng điện tử, từ đó hình thành nên dòng điện không có trở lực .
Giai đoạn năm 1986, hai kỹ sư Muler và Bainos của công ty IBM Mỹ và Thụy Điển đã mày mò ra được oxit những sắt kẽm kim loại lantan – bari – đồng có đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ tương đối cao ngay cả trong điều kiện kèm theo phòng thí nghiệm. Chính những nghiên cứu và điều tra này đã nhen nhóm một tia kỳ vọng về tương lai của việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn trong sản xuất và đời sống .
Đến nay, có không ít những nhà khoa học ở nhiều nước tiến hành điều tra và nghiên cứu cách nâng cao số lượng giới hạn nhiệt độ siêu dẫn. Tiêu biểu trong số đó là nhà khoa học quốc tịch Mỹ gốc Hoa – Chu Kinh Hoà và nhà khoa học Trung Quốc – Triệu Trung Hiền .

Xem thêm :

Các ứng dụng của vật liệu siêu dẫn:

  • Chuyển tải điện năng
  • Giúp đoàn tàu hoạt động giải trí êm ái trên đệm từ
  • Tạo ra máy gia tốc mạnh
  • Máy đo điện trường siêu chuẩn xác
  • Dụng cụ ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc
  • Máy quét MRI dùng trong y học


Xem thêm :

Trên đây là những kiến thức thực sự thú vị lý giải khái niệm vật liệu siêu dẫn là gì, lịch sử hình thành và các ứng dụng phổ biến của nó. Hy vọng bạn sẽ có thêm những thông tin hữu ích nhất nhé.

0903000320 – 0902544368

Rate this post
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments