Vật liệu siêu dẫn là gì? Vật liệu siêu dẫn có đặc điểm gì? Ứng dụng của vật liệu siêu dẫn trong cuộc sống là gì? bài viết sau đây sẽ giải đáp cho các bạn những thông tin đến vật liệu siêu dẫn.
Vật liệu siêu dẫn là gì? Cho ví dụ
Trước tiên để hiểu thuật ngữ vật liệu siêu dẫn là gì thì bạn nên nắm được khái niệm siêu dẫn là gì. Trong vật lý, siêu dẫn là một hiện tượng xảy ra khi một vật thể ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ. Khi đó, mức điện trở của vật về mức 0 khiến nội từ trường bị suy giảm theo hiệu ứng Meissner.
Như vậy câu hỏi vật liệu siêu dẫn là gì có thể trả lời ngắn gọn đó là vật liệu không có điện trở. Điện trở chính là khả năng cản trở dòng điện, có nghĩa là vật liệu siêu dẫn có điện trở bằng 0, là vật liệu cho dòng điện chạy qua mà không có khả năng để cản trở làm giảm cường độ dòng điện.
Trong vật lý, cách tạo ra vật liệu siêu dẫn, người ta sẽ tạo ra một lực hút giữa các hạt e- truyền dẫn. Từ đó để làm sản sinh việc trao đổi p+ tạo ra từ cặp e- tương quan.
Để hiểu hơn về bản chất của vật liệu siêu dẫn là gì, bạn có thể tham khảo qua một số ví dụ về vật liệu siêu dẫn sau đây:
- Hg ở nhiệt độ Tc 4,1 độ K
- Pb ở nhiệt độ Tc 7,2 độ K
- Nb ở nhiệt độ Tc 9,2 độ K
- NbN ở nhiệt độ Tc 15,2 độ K
- Nb3Sn ở nhiệt độ Tc 18,1 độ K
- Nb3Ga ở nhiệt độ Tc 20,3 độ K
- NB3Ge ở nhiệt độ Tc 23,2 độ K
- Bi2Sr2Ca2Cu3O10 ở nhiệt độ Tc 110 độ K
- Tl2Ba2Ca2Cu3O10 ở nhiệt độ Tc 125 độ K
Đặc điểm của vật liệu siêu dẫn
Các đặc điểm nổi bật của vật liệu siêu dẫn có thể kể đến đó là:
- Vật liệu siêu dẫn cho phép dòng điện đi qua với cường độ rất lớn vì chúng không có kháng trở làm cản trở dòng điện.
- Các chất siêu dẫn có những đặc tính quan trọng nhất đó là khả năng cản từ trường và bóp méo từ trường.
- Các chất siêu dẫn hầu hết không tồn tại trong các dòng chảy e- tự do mà phải sử dụng kỹ thuật đo khe năng lượng mới có thể phát hiện được hiện tượng siêu dẫn trên vật liệu đó.
Vật liệu siêu dẫn không phát ra các bức xạ nhiệt nhưng một khi có bức xạ đủ mạnh thì sẽ gây giảm tính siêu dẫn của vật liệu dù cho vật liệu vẫn đang ở trong điều kiện siêu lạnh.
Một vật liệu chỉ trở thành vật liệu siêu dẫn trong một môi trường nhất định khi đảm bảo được nhiệt độ, thường là ở nhiệt độ thấp.
Cho đến hiện tại, nhiệt độ cao nhất có thể đạt được của một chất siêu dẫn đó là 125 độ K. Tuy nhiên các chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn 100 độ K hầu như không có sự cố định.
Xem thêm: Lực ma sát là gì? Vai trò và công thức của lực ma sát
Ứng dụng vật liệu siêu dẫn trong thực tế
Hiện nay vật liệu siêu dẫn có những ứng dụng rất thiết thực trong đời sống của con người. Một số ứng dụng tiêu biểu của vật liệu siêu dẫn bao gồm:
– Lắp đặt các cuộn dây siêu dẫn để các tàu siêu tốc có thể chạy trên đệm từ không khí. Các cuộn dây siêu dẫn có vai trò nâng con tàu nặng hàng trăm tấn lên khỏi đường ray và kéo để tàu chạy với vận tốc cực nhanh.
– Các nam châm siêu dẫn có từ trường cực mạnh nhưng có kích thước nhỏ, khối lượng nhẹ, có thể tránh được hiệu ứng Joule được ứng dụng trong các máy gia tốc Tokamak, tạo ra môi trường plasma để không chế các phản ứng nhiệt hạch. Ngoài ra các nam châm siêu dẫn còn được dùng để chế tạo các động cơ điện, máy phát công suất lớn lên tới hàng trăm MW.
– Chế tạo các dụng cụ, thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID) có độ chính xác cao, rất nhạy khi phát hiện được những mức từ trường vô cùng nhỏ phát ra từ tim hay não con người.
– Ứng dụng hiệu ứng B.Josephson ở siêu dẫn để chế tạo nên bộ nhớ và bộ vi xử lý trong các thiết bị điện toán số.
– Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao được sử dụng để làm vật liệu trung gian hay bộ cảm biến mỏng dùng trong y học, quân sự và nghiên cứu vũ trụ.
– Truyền tải điện năng bằng dây cáp siêu dẫn giúp tăng hiệu quả tới 99,8%.
– Sử dụng dây truyền siêu dẫn trong các máy tính, thiết bị liên lạc để nâng cao hiệu quả truyền dẫn, đảm bảo độ chính xác và an toàn.
Vừa rồi là một số nội dung liên quan đến vật liệu siêu dẫn giúp bạn hiểu được vật liệu siêu dẫn là gì, nguyên lý và ứng dụng vật liệu siêu dẫn. Hy vọng qua bài viết bạn có thể bỏ túi thêm cho mình những kiến thức vật lý bổ ích và ý nghĩa giúp bạn trong học tập và ứng dụng trong cuộc sống.
