中国高温超导器件空间试验获得成功 美国成功研发抗腐蚀硬度高新型钢材
- 2012-12-10 15:15:071212
由物理所和航天科技集团510所（以下简称510所）联合研制的超导滤波器验证试验装置是实践九号卫星的主要有效载荷之一。
中科院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室（筹）（以下简称物理所）研制的高温超导滤波器在我国首颗民用新技术试验卫星——实践九号A星搭载试验取得成功。这是我国完成超导器件空间试验，表明我国的超导技术应用已跻身前列，对超导器件在我国的应用，特别是空间应用具有重要意义。
由物理所和航天科技集团510所（以下简称510所）联合研制的超导滤波器验证试验装置是实践九号卫星的主要有效载荷之一。2012年10月14日11时25分，实践九号A/B卫星随“长征二号丙”运载火箭升空并进入预定轨道。截至目前数据表明超导滤波器达到预定试验指标要求，圆满实现了阶段目标。
高温超导材料具有极低的微波损耗，利用这一特性研制的滤波器具有插入损耗小、带边陡度高、带外抑制深等特点，可以提高卫星微波接收系统的灵敏度和抗干扰能力。在国家有关部门和*的支持下，物理所超导技术应用中心从2001年开始致力于高温超导微波器件的空间应用研究，中心严格按照航天工程的规范要求，循序渐进，先后经历了超导前端空间应用的地面试验验证和卫星试验验证阶段，目前正在全力筹备载人航天空间实验室科学应用系统试验。 美国橡树岭国家实验室的专家研制成一种称为“金属玻璃”的新型钢材。在正常条件下，这种钢材的硬度是常规钢材的两倍，而且具有抗腐蚀、有磁性以及强度高等特性。
从铁器时代开始，人类就炼出了钢。但一直到1855年才由英国工程师亨利.贝塞麦发明了批量生产钢的方法：酸性底吹转炉炼钢法。这种革命性的炼钢法取得了惊人成功，于是世界上出现了埃菲尔铁塔和横跨河流的大铁桥，出现了一个新的工业部门。
美国专家研究出来的钢材具有的品质与普通钢材不同，其特殊之处在于结构。传统钢材中的铁原子和碳原子的排列是有序的，这些原子组成了许多小系统，这些小系统又组成了大系统。这种组合有点象彩色墙纸的组合，彩色墙纸的组合可以反映人们的装饰意图。但问题是，这样组合的墙纸在往墙上粘贴时，却往往会显出不规则和偏差。结晶材料也是如此。
连接两个晶粒的能量低于凝聚一个晶粒的能量。于是两个晶粒之间的间隙就形成了一个脆弱区，断裂和腐蚀就是从这里发生的。这是材料的真正弱点所在：一旦受到过大的外力，首先承受不了的就是结合部。人们周围的固体（从食盐到岩石）就是这样。
新型钢材则不会如此。在显微镜下，这种钢材的结构没有规律性，各组成部分之间的联系似乎很混乱。在常规钢里加入铬、钴、钼、镁和硼，就可以得到一种新的、非晶质的钢。美国冶金化学研究中心的帕特里克.奥金指出：这是一种只有玻璃才具有的特点。所以人们称这种钢材和其他非晶质金属为“金属玻璃”。
在传统玻璃中，获得这种特性靠的是二氧化硅混合物的突然冷却。由于突然冷却，液体来不及结晶，于是原子便成无序排列状态了。要生产出“金属玻璃”，冷却的速度需要更快：每秒钟需降温数百万度。专家们采取的个办法是将熔化的碳铁合金倒在冷却的铜轮上。随着铜轮的转动，铜轮上形成了薄薄一层碳铁合金。由于很薄，所以这层碳铁合金能被迅速冷却，于是便得到了一种其结构为非晶质的材料。
但这样生产的“金属玻璃”在应用方面有其局限性（目前主要用于生产电子元件）。用这么薄的金属玻璃怎么能建造钢柱或装甲?于是美国和日本的一些科研小组开始研究生产“大块”非晶质材料的方法。需要解决的一个关键问题是：怎样使“大块”合金每秒钟均匀冷却数百万度?如果不能均匀冷却，其中心部位就会冷却较慢，从而形成结晶。
一位名叫阿兰.亚瓦里的冶金专家说：“冶金工作者们*以来一直在摸索，他们探索出在已经很复杂的混合物中需加入的新物质及其比例，以便降低液化温度和推迟结晶时间。后，美国专家们发现金属钇可以解决这个问题：加入l.5%的钇可以使混合物的熔化温度下降，这大大有助于生产非晶质材料所需要的迅速降温。
这种新的钢材所具有的优点使军事界和体育界人士惊喜不已。对军事部门来说，可以利用它生产防弹背心或装甲，而这种防弹背心或装甲不但不会被枪弹击穿，还可以把枪弹反弹回去；对体育部门来说，可以利用它制作网球拍或高尔夫球杆。此外，由于这种钢材的原子之间几乎没有间隙，氧气无法渗入其中，因而不会被腐蚀。这在珠宝业也有重要用处。