新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

超導材料和常規導電材料的效能有很大的不同。一是零電阻性:超導材料處於超導態時電阻為零,能夠無損耗地向千里之外傳輸電能。如果用磁場在超導環中引發感生電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續電流”已多次在實驗中被觀察到。二是完全抗磁性:超導材料處於超導態時,只要外加磁場不超過一定值,磁力線就不能透入,超導材料內的磁場恆為零。三是約瑟夫森效應:兩超導材料之間加一薄薄絕緣層(厚度約1奈米),形成低電阻,會有電子對穿過絕緣層形成電流,而絕緣層兩側沒有電壓,即絕緣層也成了超導體。當電流超過一定值後,絕緣層兩側出現電壓U,同時,直流電流變成高頻交流電,並向外輻射電磁波。以上三種特性促使超導材料成為各國投入大量人力、物力進行研究的功能材料,並極力將其用於軍事目的。

新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

超導技術在海軍艦艇上的應用。美、英、日等國自20世紀70年代以來就開展了超導技術在海軍艦艇方面應用的研究,並已初見成效。現在國際上已有3艘超導電磁推進船試驗成功。超導電磁力推進裝置是按照電磁原理設計的,在艦艇上安裝電磁鐵,在磁場和電流的相互作用下,海水向後運動。在海水的反作用力下,艦艇將獲得向前的推力。超導艦艇既不需要發動機,也不需螺旋槳,能有效地消除噪音、降低紅外輻射,從而大大提高海軍艦艇的生存能力和快速機動能力和突防能力。

新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

超導技術在作戰飛機上的應用。大功率、小體積的發動機是提高作戰飛機作戰效能的關鍵因素。隨著超導技術的不斷突破,為大容量、小型化磁流體發電機的研製提供了條件。一旦超導發電機實用化之後,就可以為空中指揮所和預飛機中的大型雷達、大型計算機、各種通訊裝置等非常耗電的裝備提供高效的動力。

新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

超導技術在軍事偵察、通訊、電子對抗和指揮等方面的應用。利用超導材料“約瑟夫森效應”製成的儀器裝置,具有靈敏度高、噪聲低、響應速度快和能耗小等特點,在軍事偵察、通訊、電子對抗和指揮等方面,都大有用武之地。

軍事超導有線電通訊,利用超導電線可以實現遠距離、大容量通訊。研究試驗表明,超導電線傳輸資訊的速度,比光纖系統快得多,可以傳輸幾萬億分之一秒的脈衝。科學家們預言,未來高超導的遠距離通訊的容量將比光纜大幾百倍,能夠每秒傳輸相當於1000部大英百科全書的資訊量。同時,超導電線因為無損耗,可以省去每3~4千米就要設定的放大器。

新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

軍用超導無線電通訊,利用超導材料製作無線電發射機和接收機,不僅靈敏度高、頻寬寬,而且可減小天線的尺寸和重量,提高系統的生存能力。英國伯明翰大學制成的世界上第一臺超導無線電發射機,其發射距離與常規發射機相比增大10倍。超導材料也是製造通訊衛星的理想材料,它可以提高資訊處理速度,並可使頻率響應時間縮短一半。利用超導材料製造衛星天線,其效率可提高90%。

新材料技術中的材料,究竟有多厲害,這幾個方面的應用能證明!

利用超導技術的探測器件,由於對磁場和電磁輻射極其敏感,其靈敏度比常規探測器件高上千倍,是軍事遙感偵察的理想裝置。正在研製的主要有天基凝視紅外焦面陣列探測器、微波和毫米波探測器、磁探測器等。超導探測器不僅尺寸小、重量輕、作用距離遠、探測靈敏度高,而且具備一般可見光和紅外探測系統所不具備的全天候以及穿透煙雲的探測能力,並能提供對低特徵目標的探測能力,可廣泛應用於航天器的相控陣天線、反潛武器和水雷探測。