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在未來(lái)，我們可以在家里造一個(gè)磁懸浮沙發(fā)，躺在一個(gè)云朵的沙發(fā)上愜意地看電視；出門(mén)可以開(kāi)磁懸浮汽車(chē)，速度可以非?？?；天上甚至可以造一個(gè)磁懸浮的飛碟一樣的環(huán)，可以把樓造到天上去，不需要蓋地基了。未來(lái)的家居、出行都可能會(huì )帶來(lái)很深切的改變。
帶來(lái)這一切的改變，將離不開(kāi)超導材料。那么超導材料將怎么改變生活和科學(xué)，以至于改變未來(lái)的世界呢？
AI芯天下丨為什么說(shuō)超導材料將改變未來(lái)世界？
超導材料概述
超導材料是世界當代材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿，我國超導材料研究主要集中在輸電線(xiàn)纜、超導變壓器、超級計算機，還有醫學(xué)、生物學(xué)、能源、交通、信息等很多領(lǐng)域。再經(jīng)過(guò)20年，我國超導材料將初步進(jìn)入大規摸的實(shí)際應用與產(chǎn)業(yè)化。
此外，還有一種室溫超導體也正在研制中、一旦成功、將對現代文明科技產(chǎn)生深遠影響。超導體，又稱(chēng)為超導材料，指在某一溫度下，電阻為零的導體。 超導體不僅具有零電阻的特性，另一個(gè)重要特征是完全抗磁性。
超導材料可以時(shí)間超高速，低噪音，低功率?？梢杂迷趯?，潛艇，電磁，微波，毫米波。更直接的就是電磁炮和電磁彈射。
低溫超導可以成倍率提高計算機速度?？梢灾圃祗w積，質(zhì)量，功率更大的電動(dòng)機作為動(dòng)力安裝在各類(lèi)載具上。每一次人類(lèi)科技的高速發(fā)展都離不開(kāi)新材料。
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超導材料支撐未來(lái)科學(xué)和能源
①超導材料對科學(xué)非常重要。造大型的對撞機把粒子加速到人類(lèi)前所未到的能量尺度就需要借助超導材料，因為超導材料是零電阻的并能提供非常強大的磁場(chǎng)，這種非常強大的磁場(chǎng)是加速粒子的重要的工具。
②超導對未來(lái)的能源也非常重要。借助超導體提供的強大的磁場(chǎng)約束太陽(yáng)里主要的高溫等離子體，不讓它跟任何東西接觸使它周?chē)际钦婵?，熱量傳不出?lái)我們就比較安全，就可能實(shí)現人工的可控的熱核聚變，學(xué)名叫做托卡馬克，又叫人造小太陽(yáng)。
運用超導材料帶來(lái)什么樣的變化
①所有用到電的地方都可以換成超導材料。把整個(gè)電網(wǎng)全部換成超導體就不用擔心輸電會(huì )損耗了，很遠的地方甚至整個(gè)地球都可以組成一個(gè)電網(wǎng)。我們可以在海上造很多發(fā)電機，把這些電全部用起來(lái)，未來(lái)可以做超級省電的超級電網(wǎng)，這是可以實(shí)現的其實(shí)并不遙遠。
②把電腦芯片換成量子芯片，可以構造量子計算機。量子計算機可以實(shí)現的方法有很多，那么我們把芯片簡(jiǎn)單地換成超導的芯片，是最快捷最有可能實(shí)現的一個(gè)途徑。量子計算機聽(tīng)起來(lái)很懸，好像離我們特別遙遠，實(shí)際量子計算機已經(jīng)悄悄地在我們生活里出現了。
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超導的應用市場(chǎng)
①目前超導材料在科研和生產(chǎn)生活中已經(jīng)有很多的應用。目前，超導材料應用最廣泛的就是超導電機，如果研制全電推進(jìn)艦艇，必然需要超導發(fā)動(dòng)機和超導電動(dòng)機。此外，還有超導電磁力推進(jìn)，現在國際上已有3艘超導電磁推進(jìn)船試驗成功。
②軍事通信、電子探測、指揮等方面也會(huì )大量應用到高溫超導材料。比方說(shuō)雷達、通訊等電子領(lǐng)域大量使用的一種元器件——濾波器，它的作用是消除干擾和雜訊，但目前使用的腔體濾波器無(wú)法將其完全抑制。
③探測和精密測量方面，超導材料也有很大用途。高溫超導材料由于電阻極低，其電路尺寸可以降低到普通半導體電路的1/10左右，超導線(xiàn)路可以完成更為復雜的線(xiàn)路設計和信息處理，可以更為容易地制造大尺寸的紅外焦平面陣列。
④至于精密測量，超導陀螺則是將球形超導轉子放入高真空的球腔內，利用超導體的抗磁性，使超導轉子懸浮在空中與支撐裝置脫離接觸，成為真正的自由轉子，消除了因機械摩擦而引起的陀螺漂移，實(shí)現理想的慣性導航功能。
超導產(chǎn)能發(fā)展情況
隨著(zhù)新型超導材料的不斷發(fā)現與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，預計世界范圍內到2020年超導產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到約1.5萬(wàn)億元，其中高溫超導應用將占60%-70%；超導材料為超導產(chǎn)業(yè)鏈核心、其成本約占超導產(chǎn)品價(jià)值的40%-50%。
超導行業(yè)發(fā)展將對超導材料產(chǎn)生大量需求，超導材料是超導行業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)。目前，國內超導研究與產(chǎn)業(yè)化水平居世界前列，超導技術(shù)取得百年來(lái)新突破有望為此行業(yè)帶來(lái)巨大的變革，超導產(chǎn)業(yè)的萬(wàn)億元市場(chǎng)爆發(fā)在即。
超導體未來(lái)可能的應用包括超導發(fā)電機，發(fā)電機能以接近100%的效率將輸入力，如核反應堆的高壓蒸汽，轉化成電力。物理學(xué)家計算表明，單是在歐洲的發(fā)電站里安裝這些超導發(fā)電機，就可以每年減少5300萬(wàn)噸的碳排放。
在未來(lái)十年里，超導體將成為一門(mén)大生意，全球超導體市場(chǎng)規模預計將在2020年達到380億美元。截至2011年春，-138℃仍然是超導體所能達到的最高臨界溫度。我們的終極夢(mèng)想是創(chuàng )造出能在室溫下運作的超導體。
超導技術(shù)使過(guò)去很難實(shí)現的10萬(wàn)高斯的強磁場(chǎng)在現在變得實(shí)現起來(lái)相當容易。強大的超導磁體可以使觀(guān)察分子、原子行為的高分辨率電子顯微鏡輕松制成。采用超導磁體的磁共振、人體掃描技術(shù)在醫學(xué)診斷中的重要作用日益凸顯。
總之，凡是需要強大均勻磁場(chǎng)之處，超導磁體都能成功地完成任務(wù)?，F在一門(mén)實(shí)用性很強的學(xué)科—超導電子學(xué)正在迅速發(fā)展。它的發(fā)展必將給電子工業(yè)帶來(lái)革命性的沖擊。
AI芯天下丨為什么說(shuō)超導材料將改變未來(lái)世界？
可能將見(jiàn)證量子時(shí)代的到來(lái)
一方面超導體一旦變成超導態(tài)，這個(gè)材料就像有金鐘罩鐵布衫一樣，磁場(chǎng)進(jìn)不去而磁中心會(huì )繞著(zhù)它走。另一方面非常重要的是超導體還能鎖住一部分磁場(chǎng)，磁力線(xiàn)能進(jìn)去一部分，意味著(zhù)磁場(chǎng)對超導材料有一定的約束力。
①超導磁懸浮列車(chē)比常規磁懸浮列車(chē)更加安全，因為常規磁懸浮列車(chē)靠的是磁極的相吸或者相斥，一旦偏離平衡點(diǎn)很容易脫軌。但超導磁懸浮磁通線(xiàn)實(shí)際上進(jìn)去了一部分，磁場(chǎng)跟超導材料有一定的相互作用，一旦偏離軌道會(huì )把它拉回來(lái)，超導磁懸浮列車(chē)比傳統的磁懸浮列車(chē)更安全也更快捷。
②利用阻抗很強的超導材料就可以造一個(gè)超導濾波器，它可以抗干擾，其實(shí)我們已經(jīng)把這個(gè)超導濾波器放到天上去了，在天宮二號上就放了一個(gè)超導濾波器。當然超導濾波器不是用來(lái)跟外星人通訊，而是我們自己有一些比較秘密的通訊，不能讓大家知道的，可以說(shuō)超導讓通訊更加安全。
③超導還會(huì )讓量子應用變得更加日?！，F在用的手機、電腦芯片都是半導體芯片，如果把半導體芯片換成超導材料，利用超導材料量子相干的性質(zhì)制作量子芯片，那這種芯片控制的就不是電子通過(guò)不通過(guò)了，而是某一個(gè)特殊的量子通過(guò)不通過(guò)。
結尾：
目前的研發(fā)是根據市場(chǎng)需要和牽引，不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng )新；未來(lái)超導材料將被應用于磁懸浮列車(chē)、空間站、兵器、部分汽車(chē)行業(yè)、用于污水處理與探礦等眾多領(lǐng)域，將全面融入未來(lái)人類(lèi)生活。新材料是國家優(yōu)先發(fā)展的戰略性新興產(chǎn)業(yè)，自主創(chuàng )新還需再接再厲，攻堅克難任重而道遠。
