工程化学教案 第八意 称为“超导状态”。在一定温度下具有超导电性的物体，则称超导体或超导材料。 超导材料有三个关键的临界值，既临界温度T©，临界电流密度Jc和临界磁场Hc,这三 个临界值越高，超导体的实用价值就越大。在这方面，元素周期表提供了帮助，它指出 了组成超导材料的元素在周期表中的位置。组成超导材料的元素在周期表中的位置可 以看出：①可构成超导材料的组成元素是很多的：②少数元素单质可制得超导材料，但 绝大多数超导材料是由多种元素构成的合金或化合物制得的。它们的Tc和Jc值都比较 高。目前主更有：①bT1类超导合金，其价格较低，易加工处理，是制造超导体的 重要材料：②b3Sn和V3Ga等类金属互化物。超导化合物的Tc值要比超导合金高，且 可通过调整、改进组成来进一步提高T©值。表8-1中列出若干超导合金和超导化合物 的超导临界温度Tc值。尽管如此，这些超导材料的Tc值都不太高，难于实用。1985 年，在超导材料的研究上获得重要突破，研究人员发现了具有超导性的陶瓷材料B阳 LaCu0系，并预测有相当高的Tc的可能性。事实上，其中的La可看作稀土元素 的代表，以后不少研究者先后用Ho、Y、Eu、Sc、Lu代表La,都获得较好的超导性，其 中Ba Lu Cu0系，Tc可达323K(50℃)。同时，各国的研究均已表明，几乎所 有的性能好，T高的陶瓷超导材料都含有稀土元素。虽然，这类超导材料的超导机制还 远不清楚，但元素周期表对研制、发展超导材料的指导意义，是十分重要的。 利用超导材料，人们在1961年首次制成超导磁体。它可产生很强的磁场，且体积 小，重量轻，电能消耗低，远优于常规电磁铁。用作发电机，可大大提高电机的输出功 率，实现磁流发电，效率将从目前的40%提高到5060%，并使输电能耗减小一个数量级： 如用于制造悬浮列车，车速可高达590km·-1:它所造成的强大磁场，可实现受控热核 反应，使人类获得“取之不尽”的巨大核能，等等。在经济建设中其应用前景是极其广 阔的。 以上我们分别从材料的组成、结构方面，从反映单质和化合物性质变化规律的元素 周期表方面，讨论了材料的主要性能。需要说明的是，除上述因素外，在选择和应用材 料时，还应从材料的加工工艺和加工形态方面加以考虑。以无机材料A12O3为例，氧化 铝属离子品体，电荷大、半径小、离子键强度很高，因此熔点高(2040℃)、硬度大（约 为9，金刚石为10)，应属高温耐热耐磨材料。但其加工形态不同，其物性和用途会有 9 工程化学教案 第八章 • • 9 称为“超导状态”。在一定温度下具有超导电性的物体，则称超导体或超导材料。 超导材料有三个关键的临界值，既临界温度 Tc，临界电流密度 Jc 和临界磁场 Hc，这三 个临界值越高，超导体的实用价值就越大。在这方面，元素周期表提供了帮助，它指出 了组成超导材料的元素在周期表中的位置。组成超导材料的元素在周期表中的位置 可 以看出：①可构成超导材料的组成元素是很多的；②少数元素单质可制得超导材料，但 绝大多数超导材料是由多种元素构成的合金或化合物制得的。它们的 Tc 和 Jc 值都比较 高。目前主更有：①Nb Ti 类超导合金，其价格较低，易加工处理，是制造超导体的 重要材料；②Nb3Sn 和 V3Ga 等类金属互化物。超导化合物的 Tc 值要比超导合金高，且 可通过调整、改进组成来进一步提高 Tc 值。表 8-1 中列出若干超导合金和超导化合物 的超导临界温度 Tc 值。尽管如此，这些超导材料的 Tc 值都不太高，难于实用。1985 年，在超导材料的研究上获得重要突破，研究人员发现了具有超导性的陶瓷材料 Ba La Cu O 系，并预测有相当高的 Tc 的可能性。事实上，其中的 La 可看作稀土元素 的代表，以后不少研究者先后用 Ho、Y、Eu、Sc、Lu 代表 La，都获得较好的超导性，其 中 Ba Lu Cu O 系，Tc 可达 323K（50℃）。同时，各国的研究均已表明，几乎所 有的性能好，Tc 高的陶瓷超导材料都含有稀土元素。虽然，这类超导材料的超导机制还 远不清楚，但元素周期表对研制、发展超导材料的指导意义，是十分重要的。 利用超导材料，人们在 1961 年首次制成超导磁体。它可产生很强的磁场，且体积 小，重量轻，电能消耗低，远优于常规电磁铁。用作发电机，可大大提高电机的输出功 率，实现磁流发电，效率将从目前的 40%提高到 50~60%，并使输电能耗减小一个数量级； 如用于制造悬浮列车，车速可高达 590km·h-1；它所造成的强大磁场，可实现受控热核 反应，使人类获得“取之不尽”的巨大核能,等等。在经济建设中其应用前景是极其广 阔的。 以上我们分别从材料的组成、结构方面，从反映单质和化合物性质变化规律的元素 周期表方面，讨论了材料的主要性能。需要说明的是，除上述因素外，在选择和应用材 料时，还应从材料的加工工艺和加工形态方面加以考虑。以无机材料 Al2O3 为例，氧化 铝属离子晶体，电荷大、半径小、离子键强度很高，因此熔点高（2040℃）、硬度大（约 为 9，金刚石为 10），应属高温耐热耐磨材料。但其加工形态不同，其物性和用途会有