《电工术语+超导电性GBT+2900.100-2017》详细解读

《电工术语超导电性GB/T2900.100-2017》详细解读contents目录1范围2术语和定义2.1超导特性2.2超导材料2.3电磁现象与特性2.4线和导体contents目录2.5制造工艺2.6超导磁体技术2.7应用技术2.8测试和评价方法参考文献索引011范围超导电性基础概念包括超导现象、超导材料及其相关特性等术语的解释和定义。超导应用技术领域涵盖超导电力技术、超导磁技术、超导电子技术等应用方面的术语。术语和定义覆盖领域为从事超导电性研究的科研人员提供准确、统一的术语规范。科研工作者帮助超导技术应用领域的工程师和技术人员理解和使用专业术语。工程技术人员为超导电性相关标准的制定、修订和实施提供术语支持。标准化工作适用对象和场景010203术语使用原则准确性术语的定义和使用应准确反映超导电性的科学内涵和技术特点。遵循国家标准和行业规范，确保术语的规范使用。规范性在超导电性领域实现术语的统一，避免歧义和误解。统一性022术语和定义超导电性的应用在电力、交通、医疗等领域有着广泛的应用前景，如超导电缆、超导磁悬浮列车等。超导电性定义指某些物质在低于某一温度时，电阻变为零的现象。超导体的分类根据超导材料的不同特性，可分为元素超导体、合金超导体和化合物超导体等。2.1超导电性超导转变温度定义超导转变温度受材料成分、结构、压力等多种因素影响。影响因素测量方法通常采用四引线法、比热容法等方法进行测量。指物质从正常态转变为超导态的温度。2.2超导转变温度指超导体在保持超导态下所能承受的最大电流密度。超导临界电流密度定义受温度、磁场强度、材料纯度等多种因素影响。影响因素超导临界电流密度是超导材料应用中的重要参数，决定了超导设备的性能和稳定性。重要性2.3超导临界电流密度2.4超导磁通量子化01在超导体内，磁通量只能以量子化的形式存在，即磁通量必须是某个基本单位的整数倍。磁通量子是超导磁通量子化的基本单位，与超导体的性质有关。通过一系列精密的实验，可以验证超导磁通量子化的存在和正确性。该现象在超导电子学、量子计算等领域具有潜在的应用价值。0203超导磁通量子化定义量子化单位实验验证032.1超导特性完全导电性超导体在低于某一温度时，电阻变为零，电流可在其中无损耗地流动。临界温度超导体从正常态转变为超导态的温度称为临界温度，是超导材料的重要参数。微观机制零电阻现象源于超导体内电子配对形成库珀对，这些库珀对在晶格中无阻碍地运动。2.1.1零电阻特性2.1.2完全抗磁性超导体在超导态下，内部磁感应强度为零，即完全排斥外部磁场。磁通排斥当超导体冷却至临界温度以下时，原本穿透其内部的磁场会被迅速排出，这一现象称为迈斯纳效应。迈斯纳效应利用超导体的完全抗磁性，可实现磁悬浮和高效磁屏蔽等应用。磁悬浮与磁屏蔽超导能隙是指超导态中电子激发所需的最小能量，与超导体的临界温度密切相关。能隙定义根据BCS理论，超导能隙源于电子间的吸引相互作用，导致电子配对形成库珀对。BCS理论通过实验手段测量超导能隙，可深入了解超导体的微观机制和性能特点。能隙测量2.1.3超导能隙临界磁场强度超导体在保持超导态下所能承受的最大磁场强度，超过此值同样会导致失超。临界参数相互关系临界电流密度、临界磁场强度和临界温度之间存在相互制约的关系，共同决定超导体的性能表现。临界电流密度超导体在保持超导态下所能承受的最大电流密度，超过此值将发生失超现象。2.1.4超导临界参数042.2超导材料超导材料的定义超导材料是指在一定温度下，电阻变为零的材料。这种材料在超导状态下，电流可以在其中无损耗地流动。““完全导电性在超导状态下，超导材料的电阻为零，电流可以在其中无阻碍地流动。完全抗磁性超导材料在超导状态下会完全排斥磁场，即迈斯纳效应。超导材料的特性如铅、汞等单质在低温下可以表现出超导性。元素超导材料合金超导材料化合物超导材料由多种金属元素组成的合金，在低温下具有超导性，如铌钛合金。由不同元素组成的化合物，如氧化铜高温超导材料等。超导材料的分类电力输送由于超导材料在超导状态下电阻为零，因此可以大大减少电能在输送过程中的损耗，提高能源利用效率。磁悬浮列车核磁共振成像超导材料的应用利用超导材料的抗磁性，可以实现列车与轨道之间的无接触悬浮，从而提高列车的运行速度和舒适性。超导磁体可以产生强磁场，用于医疗诊断中的核磁共振成像技术，提高医疗诊断的准确性和效率。052.3电磁现象与特性法拉第电磁感应定律描述了电磁感应现象中，感应电动势与磁通量变化率之间的关系。楞次定律指出了感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。电磁感应的应用包括发电机、变压器等电气设备的工作原理。电磁感应描述磁场强弱和方向的物理量，其大小与磁场源有关。磁感应强度描述磁场分布的假想曲线，其切线方向表示磁场方向，疏密程度表示磁场强弱。磁力线由磁体或电流产生，对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁场的产生磁场与磁力电磁兼容性电磁干扰任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁兼容性设计电磁屏蔽为确保设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力所进行的设计。采用导电或导磁材料制成的壳、板、套等各种形式的屏蔽体，将电磁能限制在一定空间范围内，用于抑制辐射干扰的金属体。062.4线和导体铜线、铝线、镍线、银线等。按照材料分类电力线、通信线、控制线、信号线等。按照用途分类单线、绞线、编织线等。按照结构分类2.4.1线的基本分类导体是指能够传导电流的物质，其特点是具有较低的电阻率。定义导体内部存在大量自由电子，这些自由电子在外电场作用下定向移动形成电流。同时，导体也具有一定的热导率，能够传递热量。性质2.4.2导体的定义和性质概念超导体是指在一定温度下，电阻变为零的导体。超导现象是一种宏观量子效应，具有完全抗磁性和完全导电性。特性2.4.3超导体的概念和特性超导体在超导状态下，电流可以在其内部无损耗地流动，同时对外界磁场产生完全排斥作用。这些特性使得超导体在电力输送、磁悬浮、核磁共振等领域具有广泛应用前景。01024线测量技术在电阻测量中，为了消除接触电阻和引线电阻的影响，常采用4线测量技术。其中，两根线用于提供电流，另外两根线用于测量电压。导体作为4线测量的对象在实际应用中，导体常作为4线测量的对象。通过测量导体上的电压和流过的电流，可以计算出导体的电阻值，从而评估其性能和质量。同时，4线测量技术也可以应用于超导体的性能测试中。2.4.44线和导体的关系072.5制造工艺2.5.1超导线材的制造熔炼与铸造采用真空感应熔炼、电弧熔炼等方法，将原料熔化成液态，然后浇铸成坯料。加工与热处理对坯料进行锻造、轧制、拉拔等加工，以获得所需的形状和尺寸。同时，通过热处理工艺调整材料的微观结构，提高其超导性能。原料选择选用高纯度的金属或合金作为原料，如铌钛合金、铌锡合金等，以保证超导材料的性能。030201基片准备选用合适的基片材料，如硅片、蓝宝石等，并进行清洗和预处理。薄膜沉积采用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等方法，在基片上沉积超导薄膜。后续处理对沉积后的薄膜进行退火、氧化等后续处理，以提高其超导性能和稳定性。0302012.5.2超导薄膜的制备器件设计根据应用需求，设计合适的超导器件结构，如超导量子干涉器件（SQUID）、超导变压器等。加工与制造采用微纳加工技术、激光加工技术等，对超导材料进行精细加工，以制造出符合设计要求的超导器件。组装与测试将加工好的超导器件进行组装，并进行性能测试，以确保其满足应用要求。2.5.3超导器件的加工与组装082.6超导磁体技术超导磁体是利用第二类超导体在低温下具有高转变温度和临界磁场的特点制成的电磁体。定义无导线电阻产生的电损耗，无磁损耗，具有很强的实用价值。特性2.6.1超导磁体定义与特性VS早期超导磁体容易失超，即超导线圈从超导态转变到正常态。技术突破1961年利用Nb₃Sn超导材料制成的超导线圈，揭开了超导磁体实际应用的序幕。初期挑战2.6.2超导磁体的发展历程2.6.3超导磁体的应用与优势优势节能、体积小、重量轻、高电流密度、高均匀度或高磁场梯度等。应用领域广泛应用于工业和科研领域，如核物理、高能物理研究中的核心部件。包括主磁场产生单元、匀场单元和制冷单元等。系统组成分为传统的圆柱形超导磁体和开放式超导磁体，场强有不同的档次选择。分类2.6.4超导磁体系统的组成与分类随着高温超导材料和低温冷却技术的进步，超导磁体技术不断发展。发展趋势成本较高，需要在液态氦温度下工作，对制冷技术和材料科学提出了更高要求。挑战2.6.5超导磁体技术的发展趋势与挑战092.7应用技术超导电力技术超导储能系统利用超导材料的高储能密度，实现电能的大规模储存和快速释放。超导变压器通过超导材料降低变压器的损耗，提高电能转换效率。超导电缆利用超导材料的零电阻特性，实现电能的高效传输，减少能源损耗。01超导磁悬浮列车利用超导磁体产生的强大磁场，实现列车的悬浮和高速运行。超导磁体技术02超导磁共振成像在医疗领域，利用超导磁体产生稳定的磁场，进行高分辨率的磁共振成像。03超导粒子加速器在科学研究中，利用超导磁体控制粒子束的轨迹，实现高能物理实验。超导量子计算利用超导量子比特进行量子计算，实现更高效的计算能力。01其他应用技术超导传感器利用超导材料的敏感特性，制作高精度的传感器，用于测量各种物理量。02102.8测试和评价方法电阻测量通过四引线法等方法精确测量超导材料的电阻，以判断其是否进入超导态。临界电流测定在一定温度和磁场条件下，测量超导材料能承载的最大电流，即临界电流。临界温度测定利用不同温度下电阻的变化，确定超导材料的临界温度。2.8.1超导电性测试方法剩余电阻率比（RRR）衡量超导材料纯度的关键指标，RRR值越高，说明材料纯度越高，超导性能越好。临界电流密度（Jc）表示超导材料在单位面积上能承载的最大电流，是评价超导材料性能的重要指标。磁通钉扎力衡量超导材料在磁场中保持超导状态的能力，磁通钉扎力越强，超导材料在磁场中的性能越稳定。2.8.2超导电性评价方法2.8.3测试和评价注意事项010203样品准备确保测试样品具有代表性，尺寸、形状和表面处理应符合相关标准。测试环境保持稳定的测试环境，包括温度、湿度和磁场等条件，以减小测试误差。数据处理对测试数据进行准确记录和分析，确保评价结果的客观性和准确性。11参考文献010203[1]GB/T2900.100-2017,电工术语超导电性[S].[2]GB/T20000.1-2014,标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用术语[S].[3]张裕恒.超导电性物理[M].北京:中国科学技术大学出版社,2009.参考文献12索引超导特性该部分详细定义了与超导现象相关的基本特性，如超导态、临界温度、临界电流等，为理解和研究超导电性提供了基础。索引超导材料此部分介绍了各种超导材料的性质和分类，包括元素超导材料、合金超导材料和化合物超导材料等，为超导材料的选择和应用提供了指导。电磁现象与特性该章节阐述了超导材料在电磁场中的表现，包括迈斯纳效应、磁通量子化等现象，以及超导材料的电磁特性。索引线和导体这里讨论了超导线和超导导体的设计、制造和应用，包括它们的电流承载能力、稳定性以及在不同环境条件下的性能。制造工艺此部分详细介绍了超导材料的制