30.21: 超電導体の種類

超伝導体は、臨界温度を下回ると電流に対する抵抗がゼロになる物質です。 材料が転移温度に達するときの興味深い現象は、ゼロ抵抗だけではありません。 2 番目の効果は、磁場の排除です。 これはマイスナー効果として知られています。 超電導サンプルの上に置かれた軽い永久磁石は、超電導の上の安定した位置に浮上します。 強力な超電導磁石で浮上する高速列車が開発され、列車と線路の間に通常生じる摩擦がなくなりました。 1997 年 4 月 3 日、日本の山梨リニア実験線が正式に開通し、2015 年 4 月には、MLX01 試験車両が強力な超電導磁石を使用して時速 374 マイルに到達しました。

超電導体は、タイプ I とタイプ II 超電導体に分類できます。

30 種類の純金属は、臨界温度以下で抵抗率がゼロになり、マイスナー効果、つまり超電導体が臨界温度以下の温度にあるときに超電導体の内部から磁場を排除する特性を示します。 これらの金属はタイプ I 超伝導体と呼ばれます。 超伝導は臨界温度以下、臨界磁場強度以下でのみ存在します。 超伝導を破壊するのに必要な臨界磁場の強度が非常に低いため、I 型超伝導体は実用化が限られています。

タイプ II 超伝導体ははるかに高い臨界磁場を持ち、超伝導状態を維持しながらはるかに高い電流密度を流すことができます。 バリウム銅酸化物を含むさまざまなセラミックは、超伝導状態に遷移する臨界温度がはるかに高くなります。 II 型超電導体のこのサブカテゴリに属する超電導材料は、多くの場合、高温超電導体として分類されます。

あらゆる種類の超伝導材料に永久磁石を置くと、マイスナー効果により磁石は反発し、安定した位置に浮遊します。超伝導体は、その振る舞いや特性によってI型とII型

I.型超伝導体は、室温で運転すると導体として機能します。しかし、臨界温度以下に冷却すると、物質内の分子の動きが減少し、電流ができるだけ自由に流れるようになります。

それらは通常、水銀、亜鉛、アルミニウム、鉛などの純金属で構成され、低臨界磁場を持ちながらマイスナー効果に完全に従います。

タイプII超伝導体は、超伝導相より上の中温および電界において、常伝導と超伝導が混在する中間相を示します。

それらは通常、元素状ニオブ、バナジウム、テクネチウム、および金属合金または複合酸化物で構成されています。

タイプII超伝導体は、マイスナー効果に部分的に従い、2つの臨界磁場を持っています。