Tìm hiểu về vật liệu siêu dẫn: Lịch sử hình thành – ứng dụng
5/5 – (1 bình chọn)
Vật liệu siêu dẫn hiện đang được ứng dụng phổ biến trong 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, nó được hình thành trên những vật liệu thế nào? Cùng khám phá chi tiết về dòng vật liệu này trong bài viết dưới đây nhé.
Mục lục bài viết
Thông tin về vật liệu siêu dẫn
Siêu dẫn là tình trạng, hiện tượng hình thành nên ở trạng thái nhiệt độ đủ thấp, từ trường đủ nhỏ. Lúc này mức điện trở của vật dẫn trở về trạng thái bằng 0 khiến nội từ trường bị suy giảm theo hiệu ứng vận hành Meissner.
Trong lý thuyết vật lý thì để tạo ra hiện tượng siêu dẫn con người cần tạo ra lực hút giữa các electron truyền dẫn. Từ đó làm sản sinh ra việc trao đổi các phonon tạo ra từ các cặp electron.
Hơn nữa còn tồn tại một vật siêu dẫn có tính dẫn nhiệt cao hơn và thấp hơn so với nhiệt độ thường trong phòng làm việc. Tuy nhiên những nghiên cứu về chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao còn chưa hoàn chỉnh.
>>Bạn có thể muốn tham khảo thêm: Tìm hiểu về vật liệu bán dẫn
Lịch sử của vật liệu siêu dẫn hình thành khi nào?
Vào những năm 1911 trong lần làm thí nghiệm với thủy ngân, nhà vật lý người Hà Lan đã phát hiện ra khi vật liệu ở nhiệt độ -269 độ C thủy ngân có điện trở bằng 0. Lúc này ông đã tạm gọi đó là tính siêu dẫn.
Việc tìm ra hiện tượng mới này đã đóng góp cho ngành khoa học, nghiên cứu và kỹ thuật vô cùng lớn. Từ đó các nhà khoa học bắt đầu sử dụng chất siêu dẫn để tạo ra các vật chất có từ tính mạnh. Với mục đích chính là phục vụ cho các ngành khoa học kỹ thuật và sản xuất trong đời sống. Tuy nhiên việc ứng dụng thực tiễn các loại vật liệu thuần khiết lại cho hiện tượng từ tính cực nhỏ và không khả thi.
Vào những năm 30 của thế kỷ 20 trải qua thời gian nghiên cứu không ngừng nghỉ, các nhà khoa học đã tìm ra được một loại nguyên tố mới, nếu bổ sung vào các dòng kim loại thuần khiết sẽ có được một lớp kim loại mà ở đó cường độ dòng điện và cường độ từ trường tăng lên nhiều lần.
Giai đoạn sau 1930 các nhà khoa học Liên Xô tiến hành vào chế tạo các dòng vật liệu siêu dẫn với giới hạn từ trường đạt đến 2 tesla. Dòng hợp kim siêu dẫn này còn được gọi là niobi – ziriconi, và hợp kim vanadi – gali..
Ngoài ra còn có một dãy các oxit kim loại kiểu cấu trúc A-15 với ưu điểm nổi bật là không có điện trở. Vì thế có thể ứng dụng để làm giảm tĩnh điện, không gây ra những hao tổn nhiệt cho người dùng.
Tiếp đến là vào những năm 60 của thế kỷ 20 các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và chế tạo được các vật liệu siêu dẫn có từ trường đạt được là 10 tesla. Đây là các dòng vật liệu siêu dẫn được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực đòi hỏi kỹ thuật công nghệ cao như cộng hưởng từ hạt nhân, máy gia tốc, buồng bọt…Thế nhưng một nhược điểm của dòng vật liệu này đó là chỉ hoạt động được trong môi trường nhiệt độ thấp. Điều này khiến các kỹ sư nghiên cứu lại đối mặt với nhiều khó khăn là tốn kém hơn về chi phí để tạo được môi trường vận hành thuận lợi.
Khi giai đoạn 1957 bắt đầu thì các nhà nghiên cứu đưa ra một lý thuyết BCS nhằm giải thích hiện tượng siêu dẫn trong thực tiễn như thế nào. Theo đó lý thuyết BCS khẳng định nguyên nhân dẫn đến hiện tượng siêu dẫn hiện nay là do môi trường làm việc có nhiệt độ thấp, các dòng điện tử tự do trong chất siêu dẫn sắp xếp tiếp nối với nhau tạo thành một chuỗi dài. Cũng lúc nào các điện từ chuyển động định hướng bên trong khiến các chất siêu dẫn không còn lực trở của dòng điện tử nữa. Từ đó hình thành nên một dòng điện không có trợ lực.
Lúc này các dòng điện từ sẽ chuyển động định hướng bên trong khiến các chất siêu dẫn không còn lực trở dòng điện nữa. Từ đó cũng hình thành nên dòng điện không có trở lực.
Giai đoạn từ năm 1986 trở đi thì 2 nhà nghiên cứu Muler và Bainos đã khám phá ra các loại oxit kim loại lantan, bari, đồng có đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao ngay trong điều kiện phòng thí nghiệm. Chính vì thế đã tạo ra một tia hy vọng về tương lai của việc ứng dụng các vật liệu siêu dẫn này trong thực tế đời sống con người.
Ở thời điểm hiện tại có không ít những nhà khoa học tham gia vào nghiên cứu, triển khai cách nâng cao nhiệt độ của vật liệu siêu dẫn, nhưng vẫn chưa có kết quả khả quan nhất.
>>Xem thêm: Vật liệu dẫn từ
Ứng dụng vật liệu siêu dẫn trong thực tiễn là gì?
Hiện nay vật liệu siêu dẫn được các nhà khoa học đem vào ứng dụng và chế tạo nhiều vật liệu phục vụ cho đời sống con người. Cụ thể là:
Hỗ trợ truyền tải điện năng đến các vị trí cần sử dụng
Giúp các đoàn tàu điện hoạt động êm ái trên nền đệm từ.
Tạo ra một loại thiết bị có gia tốc mạnh khi làm việc.
Sử dụng để tạo ra các loại máy đo điện trường chuẩn xác nhất.
Hơn nữa thiết bị còn được sử dụng để làm dụng cụ ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc.
Các dòng máy quét MRI dùng trong y học hiện đại.
Toàn bộ thông tin về vật liệu siêu dẫn trên sẽ giúp người đọc hình dung được cấu tạo, tính ứng dụng và lịch sử hình thành của vật liệu. Hy vọng những thông tin này là hữu ích với mọi người.
Q/C: Tuấn Hưng Phát cung cấp các thiết bị van – vật tư đường ống – phụ kiện đường ống chính hãng, đầy đủ giấy tờ CO, CQ. Đơn Vị sở hữu kho hàng 1,2 nghìn mét vuông, có thể đảm bảo chủ động về nguồn hàng có sẵn trong nước đáp ứng được hầu hết nhu cầu của thị trường trong nước. Một số sản phẩm mũi nhọn được lập kế hoạch lưu trữ hàng hóa: Van bướm, van bi, van cổng, van 1 chiều, van cầu…; các thiết bị đo lường như đồng hồ đo lưu lượng nước, đồng hồ áp suất, đồng hồ nhiệt độ,…; các thiết bị phụ kiện đường ống: tê, cút, kép, khớp nối mềm chống rung, mặt bích,… Quý Vị có nhu cầu vui lòng liên hệ Hotline để nhận hỗ trợ tư vấn.
