新一代電子器件——超導芯片(1 / 2)

新一代電子器件——超導芯片

有人把超導芯片稱為繼電子管、晶體管之後的第三代電子器件。美國的法裏斯在1987年研製出一種示波器,這是第一台采用超導器件的儀器。如果將超導芯片應用於計算機,運算速度可提高1 000倍。

超導技術是物理學的一項重大成就。它為人類展現出一個應用廣泛、潛力巨大的新的技術領域。超導技術的日益成熟及其廣泛運用,將使21世紀更加異彩紛呈。

超導磁體

下麵我們來談談一種新的高科技材料——超導磁體。什麼是超導磁體呢?

超導變壓器前麵我們已經了解,超導體,就是在一定的臨界溫度下,電阻會完全消失的一種材料。那超導磁體與超導體有什麼關係呢?原來,電場和磁場之間存在著相互作用。在應用超導體材料時,如果用一個或多個超導線圈來組成一個產生磁場的裝置,普通的超導材料容易受到磁場的影響而失去超導性,這樣超導性與磁性好像無法同時兼顧。這個難題直到20世紀60年代發現铌鋯、铌鈦等合金材料和铌三錫化合物材料的超導電性後,才得以解決。超導磁體也就是這種保持磁性的超導體。

超導磁體在直流電條件下運行不會發生能量損失,可以通過強度很大的電流,產生巨大的磁場。另外它的磁性穩定,空間分布的磁場均勻度高,可以獲得需要形態的磁場,且體積小重量輕,因此得到越來越廣泛的應用。它在電工、交通、醫療、軍工和科學實驗領域都有重要的現實作用和巨大的應用前景,其中有些已經取得實際效益。如目前采超導電纜用超導磁體的磁共振成像設備已成為醫院中最受歡迎的臨床診斷設備之一,已有數千台磁共振成像設備在世界各地醫院中使用。此外,超導核磁共振譜儀等科學儀器也已經成為商品並獲得廣泛應用。

納米材料是材料中的新貴族

納米可不是我們吃的大米,它和米、分米、厘米、毫米一樣,是一種長度單位。不過這個長度單位可不能在日常生活當中拿來計算尺寸和距離,它是物理學上用於度量物質微觀結構的特殊長度單位。那麼,一納米有多長呢?一納米是十億分之一米,大約為我們頭發直徑的八萬分之一那麼長。20世紀

中國科學家製作的“納米皇冠”——鉑金納米材料

90年代開始,科學家對物質微觀結構的研究已經深入到0.10~100納米尺度的空間內,這門科學就是赫赫有名的納米科學。而在納米級空間內,研究電子、原子和分子運動規律和特性,用單個原子、分子製造物質的嶄新技術就被稱為納米技術。

納米材料又稱為超微顆粒材料,由納米粒子組成。納米粒子也叫超微顆粒,一般是指尺寸在1~100納米間的粒子。當人們將物體細分成超微顆粒後,它將顯示出許多奇異超長納米碳管

的特性,即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方麵的性質和作為大塊固體時相比將會有顯著的不同。納米雖然微乎其微,但是納米材料構建的世界卻是神奇而宏大的。人們普遍認為,納米技術所帶動的技術革命及其對人類的影響,甚至將遠遠超過電子技術。那麼,納米材料自然也是十分神奇的了。

納米材料的特點

因為納米材料集中了小尺寸、結構複雜和相互作用強等特點,用納米材料做成的物質,可能會產生我們想像不到的新的物理和化學現象。在納米級尺寸下,物質所具有的性質與它們在通常狀態下的性質大不一樣。