超导材料的发展与应用 外国语学院 干忆浸 5141429003 http://v.youku.com/v show/id XMzA5NikzNzEy.html
超导材料的发展与应用 外国语学院 干忆旻 5141429003 http://v.youku.com/v_show/id_XMzA5NjkzNzEy.html
·1911年，荷兰物理学家昂尼斯(18531926) 发现，水银的电阻率并不像预料的那样随温 度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近 时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合 金和化合物，在温度降到绝对零度附近某 - 特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法 测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现 象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变 为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或 临界温度)TC
1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926) 发现，水银的电阻率并不像预料的那样随温 度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近 时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合 金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一 特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法 测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现 象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变 为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或 临界温度)TC
·1973年，人们发现了超导合金一铌锗合金， 其临界超导温度为23.2K,该记录保持了13年。 ·1986年，设在瑞士苏黎世的美国1BM公司的 研究中心报道了一种氧化物LaBaCuO4(镧 一 钡-铜一氧)具有35K的高温超导性，打破了 传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起 世界科学界的轰动
1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金， 其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年。 1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的 研究中心报道了一种氧化物LaBaCuO4（镧－ 钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了 传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起 世界科学界的轰动
·1986年高温氧化物超导体的出现，突破了温 度壁垒，把超导应用的温度从液氦提高到了 液氮温区。同液氦相比，液氮是一种非常经 济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程 应用带来了极大的方便。另外，高温超导体 都具有相当高的上临界场，能够用来产生20 高温超导体的 T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超 发现 导材料的不足之处。 ·1987年，美国华裔科学家、休斯顿大学教授 朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇 一钡一铜一氧系材料，临界超导温度提高到 90K（-185.15℃)以上，打破液氮的“温度 壁垒”(77K)
高温超导体的 发现 1986 年高温氧化物超导体的出现，突破了温 度壁垒，把超导应用的温度从液氦提高到了 液氮温区。同液氦相比，液氮是一种非常经 济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程 应用带来了极大的方便。另外，高温超导体 都具有相当高的上临界场，能够用来产生20 T 以上的强磁场，这正好克服了常规低温超 导材料的不足之处。 1987年，美国华裔科学家、休斯顿大学教授 朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇 －钡－铜－氧系材料，临界超导温度提高到 90K（﹣185.15℃）以上，打破液氮的“温度 壁垒”（77K）
0 在常压条件下 Be 在高压条件下 IB IE 19 Fe Co Ni Zn 37 Cd Ft Tal w Re os Ir 1o: 超导电性元素 钢系 目前已知的超导元素 在常压下具有超导电性的元素金属有32种（如 图元素周期表中青色方框所示)，而在高压下或 制成薄膜状时具有超导电性的元素金属有14种 (如图元素周期表中绿色方框所示)
超导电性元素 在常压下具有超导电性的元素金属有32种（如 图元素周期表中青色方框所示）,而在高压下或 制成薄膜状时具有超导电性的元素金属有14种 （如图元素周期表中绿色方框所示）
·1.零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为 零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在 超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不 衰减地维持下去。 超导材料的 0.15 Mercury 特性 superconducting transition 0.10 A zero R(Q) resistance statel! 0.05 R<10-52 Tc =4.2 K 4.1 4.2 4.3 4.4 Temperature(K)
超导材料的 特性 1.零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为 零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在 超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不 衰减地维持下去
2.完全抗磁性（迈斯纳效应）：超导材料 处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值 ,磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为 零。 超导材料的 B B AAAAAAAA 特性 T>Tc T<Tc
超导材料的 特性 2.完全抗磁性（迈斯纳效应）：超导材料 处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值 ，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为 零
·3约瑟夫森效应： ·在极薄绝缘层（厚度约为1nm)隔开的两个超导体 断面处，电流可以穿过绝缘层。 ·只要电流不超过某一临界值，则电流穿过绝缘层时 将不产生电压，该电流是没有电阻的，称为超导隧 道电流。 ·超导隧道电流与库柏电子对相关，且电子对穿越势 超导材料的 垒后仍保持为配对形式，这种不同于单电子隧道效 特性 应的新现象称为约瑟夫森效应。 10A
超导材料的 特性 3.约瑟夫森效应： 在极薄绝缘层（厚度约为1nm）隔开的两个超导体 断面处，电流可以穿过绝缘层。 只要电流不超过某一临界值，则电流穿过绝缘层时 将不产生电压，该电流是没有电阻的，称为超导隧 道电流。 超导隧道电流与库柏电子对相关，且电子对穿越势 垒后仍保持为配对形式，这种不同于单电子隧道效 应的新现象称为约瑟夫森效应
超导电缆 超导磁悬浮列车 超导体的应用可分 核磁共振成像仪 量于计算机 为三类：强电应用、 弱电应用和抗磁性 应用。强电应用即 大电流应用，包括 超导材料的 超导发电、输电和 9图 储能；弱电应用即 应用 超导磁体 电子学应用，包括 超导计算机、超导 SQUID 超导量子此特 天线、超导微波器 件等；抗磁性应用 主要包括磁悬浮列 车和热核聚变反应 欧洲大型强子对撞机，HC上的手机基站信号接收条统超导滤波器 堆等。 ATLAS:探测器与超导碰体
超导材料的 应用 超导体的应用可分 为三类：强电应用、 弱电应用和抗磁性 应用。强电应用即 大电流应用，包括 超导发电、输电和 储能；弱电应用即 电子学应用，包括 超导计算机、超导 天线、超导微波器 件等；抗磁性应用 主要包括磁悬浮列 车和热核聚变反应 堆等
·超导输电电缆： ·将超导电缆放于液氦冷却介质管道内，保证整条输 电线路在超导状态下运行。 超导电力传输 零电阻的应 ·超导电力传输的优点： 用) 超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍，电能消 耗仅为所输送电能的万分之几。 ·传统输电需要高压，因而有升压，降压设备。用超 导线就不需要升压降压设备。 重量轻、体积小，输送大功率的超导传输线可铺设 在地下管道内，从而省去了许多传输线的架设铁塔
超导电力传输 (零电阻的应 用） 超导输电电缆： 将超导电缆放于液氦冷却介质管道内，保证整条输 电线路在超导状态下运行。 超导电力传输的优点： 超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍,电能消 耗仅为所输送电能的万分之几。 传统输电需要高压，因而有升压，降压设备。用超 导线就不需要升压降压设备。 重量轻、体积小，输 送大功率的超导传输线可铺设 在地下管道内，从而省去了许多传输线的架设铁塔