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超导材料的应用领域较广:
① 电力输送。可以不加压输电,电能损失可减少10%以上,电费开支可节省15%以上。据测算,单是超导输电的实现就可使美国一年节省价值100亿美元的电力。
②受控热核聚变反应装置。其反应过程中的温度高达1亿摄氏度,目前还没有任何装置能约束这种极高温的反应过程,而将来用超导体产生的超强磁场可有效地控制这种反应过程。
③ 超导磁悬浮列车。这种列车打破了传统的轮轨接触方式,它是在没有轮子的车厢上和轨道上安置线圈,电流通过时使之产生相斥的磁场将车厢抬起悬浮状,以线形电机推动车厢前进。这种列车没有轮轨接触滚动的阻力,列车行驶速度大大提高,时速可达500多公里。如北京到广州,只需要4个多小时。另外,用超导电动汽车取代燃油汽车,全世界每年可节省燃油10亿吨以上,并可大大减少噪音和环境污染。
④超导电子计算机。用超导芯片将大大提高计算机的运算速度,并减少体积。美国IBM公司研制的一台运算速度为8000万次/秒的超导计算机,体积只有一部电话机大小,其元件不发热,可长时间高效率运行。
由清华大学物理系自主研制成功的我国首台CDMA移动通信用的高温超导滤波器系统,至今已连续无故障使用一年半以上,每天24小时不间断地为用户提供优质。
板书:3、形状记忆合金
指导学生阅读课文,了解形状记忆合金的特点及其应用。
形状记忆合金是在20世纪60年代初期发现的,它是一种特殊的合金,有一种不可思议的性质,即使把它揉成一团,一旦达到一定温度,它便能在瞬间恢复到原来的形状。由镍和钛组成的合金具有记忆能力,称为NT合金。 首先将预先加工成某一形状的这种NT合金,在300 ℃~1 000℃高温下热处理几分钟至半小时,这样NT合金就会记忆被加工成的形状。以后在室温下无论形状怎样变化,一旦将它的温度升至一定温度时,它就会恢复成原来被加工成的形状。 形状记忆合金的结构尚未完全探明,为什么金属会记住某些固定形状的问题也还没有完全搞清楚。据科学家推测,金属的结晶状态,在被加热时和冷却时是不同的,虽然外表没有变化,然而在一定温度下,金属原子的排列方式会发生突变,这称为相变。能引起记忆合金形状改变的条件是温度。分析表明,这类合金存在着一对可逆转变的晶体结构。如含有Ti和Ni各为50%的记忆合金,有两种晶体结构,一种是菱形的,另一种是立方体的,这两种晶体结构相互转变的温度是一定的。高于这一温度,它会由菱形结构转变为立方体结构;低于这一温度,又由立方体结构转变为菱形结构。晶体结构类型改变了,它的形状也就随之改变。具有这种形状记忆效应的合金,除镍钛合金外,还先后发现铜-锌、金-镉、镍-铝等约20种合金,其中“记忆力”最好的是NT合金。
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