La superconductividad fue descubierta por el científico holandés H.K. Cuando estaba haciendo experimentos a baja temperatura, descubrió accidentalmente que la resistencia del alambre de mercurio desaparecía repentinamente cuando se enfriaba a 4,2 K. Más tarde, los científicos descubrieron que muchos metales, aleaciones y compuestos intermetálicos también tenían esta propiedad. En 1933, el alemán W. Meissner descubrió que los superconductores tienen altas propiedades diamagnéticas, lo que imposibilita la penetración de las líneas de campo magnético. La gente lo llama efecto Meissner. En 1957, los estadounidenses J. Bardeen, L.N. Cooper y J.R. Schriever propusieron conjuntamente la teoría microscópica de la superconductividad (teoría BCS). En 1962, el británico B.D. Josephson predijo teóricamente que la corriente superconductora puede pasar a través de un aislante extremadamente delgado y entrar en otro superconductor para formar una corriente superconductora de túnel. Este efecto Josephson se confirmó posteriormente experimentalmente. A principios de 1986, K.A. Mahler y J.G. Benos del Instituto de Investigación de International Business Machines Corporation en Zurich descubrieron que los compuestos de óxido de cobre y lantano de bario exhiben superconductividad a 30K. El descubrimiento de este material cerámico superconductor ha abierto una nueva vía para el desarrollo de la tecnología superconductora.
Los materiales superconductores descubiertos antes de 1986 eran buenos conductores de metales, aleaciones y compuestos intermetálicos, con una temperatura crítica máxima de sólo 23,2 K. Sin embargo, los materiales superconductores descubiertos por Mahler y Benos eran óxidos, cuya temperatura crítica. es mucho más alta que la de los superconductores de baja temperatura, lo que tiene una importancia trascendental para la investigación de superconductores, y los países de todo el mundo le conceden gran importancia. En 1987, mi país estableció el Comité de Expertos en Tecnología Superconductora y el Centro Nacional Conjunto de Investigación y Desarrollo de Tecnología Superconductora para liderar el trabajo de investigación sobre superconductores de mi país. En julio del mismo año, el presidente de los Estados Unidos propuso la Iniciativa Presidencial de Superconductividad, exigiendo que el gobierno tomara las medidas necesarias para apoyar la investigación del HTS; el gobierno japonés, las empresas privadas y las universidades formularon un plan para desarrollar conjuntamente materiales superconductores; Los científicos superconductores de todo el mundo están buscando materiales superconductores con altas temperaturas críticas para materiales cerámicos, generando una locura mundial por la investigación sobre superconductores, como el óxido de itrio, bario y cobre, el óxido de bismuto, estroncio, calcio y cobre, el óxido de talio, bario, calcio y cobre y otros de alta temperatura. Los materiales superconductores de temperatura siguen llegando. Desde 1986, mi país ha logrado una serie de logros importantes en la tecnología superconductora de alta temperatura, alcanzando niveles de liderazgo internacional en algunos campos.
Otra característica de los materiales superconductores es el efecto Josephson o efecto túnel superconductor, donde se coloca una capa aislante (de unos 10 angstroms de espesor) entre dos superconductores, y luego la capa aislante se convierte en "un superconductor débil a través del cual pasa electricidad". la corriente puede pasar.
Los indicadores para juzgar el rendimiento de los materiales superconductores incluyen la temperatura crítica (TC), el campo magnético crítico (HC) y la corriente crítica (ic). La temperatura crítica se refiere a la temperatura a la que una sustancia cambia de resistencia a resistencia; el campo magnético crítico se refiere al umbral del campo magnético en el que la superconductividad de un superconductor desaparece a una determinada temperatura sin corriente. La corriente crítica se refiere al valor de densidad de corriente que puede hacer que un superconductor cambie de un estado superconductor a un estado normal. Cuanto mayores sean los valores de TC, HC e IC, mejor será el rendimiento del superconductor.
La tecnología superconductora es una tecnología de alta tecnología con un importante valor de aplicación y enormes perspectivas de desarrollo. Sus posibles aplicaciones militares se pueden dividir en dos categorías: magnetismo fuerte y magnetismo débil.
La tecnología magnética fuerte superconductora utiliza principalmente materiales superconductores para generar campos magnéticos fuertes de alta estabilidad, que pueden convertirse en dispositivos superconductores de almacenamiento de energía, motores superconductores y dispositivos de propulsión electromagnética. ①Dispositivo de almacenamiento de energía superconductor. Este dispositivo de almacenamiento de energía almacena grandes cantidades de energía durante largos períodos de tiempo y luego la libera cuando es necesario. Se utilizarán grandes sistemas de almacenamiento de energía superconductores (almacenamiento de energía de 10? Julios) como fuentes de energía para láseres de electrones libres terrestres o armas de energía dirigida espaciales. ②Motor superconductor. En comparación con los motores convencionales, el tamaño y la masa de este motor se reducirán significativamente, la potencia se duplicará y la eficiencia mejorará enormemente, lo que puede proporcionar energía para armas y equipos. ③Dispositivo de propulsión electromagnética.
El dispositivo de propulsión electromagnética fabricado con fuertes materiales magnéticos superconductores puede convertir directamente la energía eléctrica en energía y podrá propulsar objetos de gran masa a alta velocidad. Se utiliza en el ejército como dispositivo de energía para buques de guerra, lo que puede eliminar el ruido de transmisión. y mejorar la ocultación. También se puede utilizar como dispositivo de alimentación para pistolas electromagnéticas.
La base teórica de la tecnología de debilitamiento del campo magnético superconductor es el efecto Josephson. Los dispositivos electrónicos superconductores fabricados con este efecto tendrán las características de bajo consumo de energía, bajo nivel de ruido, alta sensibilidad y respuesta rápida. Pueden usarse para mediciones electromagnéticas de alta precisión de señales débiles y también pueden usarse como dispositivos electrónicos de velocidad ultraalta. componentes de computadora. Los principales dispositivos electrónicos superconductores son: ① Detector magnético débil superconductor. Los interferómetros cuánticos superconductores, los sensores electromagnéticos y los magnetómetros son mucho más sensibles a los campos magnéticos y a la radiación electromagnética que los dispositivos convencionales y pueden utilizarse para reconocimiento militar. ②Computadora superconductora. Las computadoras superconductoras equipadas con dispositivos Josephson serán decenas de veces más rápidas que las computadoras comunes, con un consumo de energía reducido a menos de una milésima y un buen rendimiento de disipación de calor. ③Detector superconductor de alta frecuencia. Como detectores infrarrojos superconductores, amplificadores paramétricos, mezcladores, amplificadores de potencia, etc. , permitirá que el rendimiento de los sistemas de vigilancia espacial, comunicaciones, navegación, meteorología y armas supere con creces el de los equipos convencionales.