超導體的應用（Applications of Superconductivity）

超導體的應用(Applications of Superconductivity）
國立虎尾科技大學電子工程系吳添全助理教授/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

超導體的相關現象、應用、材料、理論等研究已有相當大的突破，並有多人獲得諾貝爾獎。利用超導體的兩大特性—零電阻與反磁性，在目前已有許多不同方式的應用：運用一般導體做磁體時，若要產生1特斯拉(即1萬高斯)以上的磁場，則需要利用銅線繞成螺線圈所產生的電磁鐵通上電流。因此在螺線圈的中心則會有穩定的強磁場，但此裝置卻需要消耗大量的電能及大量的冷卻用水。若要求改善此裝置，我們可以用較粗的銅線，如此以來電阻就會比較小，但是為求保持原磁場，那麼表示所繞的螺線圈數就要一定，整個裝置的體積就會變大，那就不符合經濟效益。而超導材料在超導狀態下具有零電阻和抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得這麼大的穩態強磁場。

目前低溫超導材料的應用，大致有「線材」與「薄膜」兩大類。 線材已有許多應用，作為低溫超導材料的主要代表NbTi合金和Nb₃Sn，主要是利用超導零電阻現象產生超高磁場及傳輸電流。例如核磁振造影（magnetic resonance image, MRI）及核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）。日本的超導磁浮列車所用的超強磁鐵，就是使用低溫超導線材所製作的超導線圈。

薄膜：超導電子對可以穿隧大約奈米厚絕緣層的現象，就是所謂的「約瑟芬穿隧效應（Josephson Tunneling）」。用超導薄膜可以將約瑟芬穿隧效應應用在各類電子或磁性感測元件上，例如超導量子干涉磁量儀（superconducting quantum interference device, SQUID）就是一種能夠偵測極低磁場的感測器，以量測材料的磁性，還有生物醫學上的應用。因為高溫超導材料對於未來電力傳輸、儲能系統、馬達、發電機、變壓器、磁浮列車、醫療設備、微波通訊和高速電腦等產業，具有很大的影響，或許在未來的高溫超導材料應用工業上占有領先的地位。甚至可以媲美半導體對電子與資訊產業的影響，許多新的應用也將逐步實現。

參考資料：http://en.wikipedia.org/wiki/Tec … f_superconductivity