導電高分子基本概念和聚合物

1、導電高分子基本概念和聚合物121. 概述1.1 導電高分子的基本概念 物質按電學性能分類可分為絕緣體、半導體、導體和超導體四類。高分子材料通常屬于絕緣體的范疇。但1977年美國科學家黑格（）、麥克迪爾米德（A.G. MacDiarmid）和日本科學家白川英樹（）發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有金屬導電特性以來，有機高分子不能作為導電材料的 概念被徹底改變。3 導電性聚乙炔的出現(xiàn)不僅打破了高分子僅為絕緣體的傳統(tǒng)觀念，而且為低維固體電子學和分子電子學的建立打下基礎，而具有重要的科學意義。上述三位科學家因此分享2000年諾貝爾化學獎。4 所謂導電高分子是由具有共軛鍵的高分子經化學或電化學“摻雜”使其由絕緣體轉變?yōu)?/p>

2、導體的一類高分子材料。它完全不同于由金屬或碳粉末與高分子共混而制成的導電塑料。 通常導電高分子的結構特征是由有高分子鏈結構和與鏈非鍵合的一價陰離子或陽離子共同組成。即在導電高分子結構中，除了具有高分子鏈外，還含有由“摻雜”而引入的一價對陰離子（p型摻雜）或對陽離子（n型摻雜）。 5 導電高分子不僅具有由于摻雜而帶來的金屬特性（高電導率）和半導體（p和n型）特性之外，還具有高分子結構的可分子設計性，可加工性和密度小等特點。為此，從廣義的角度來看，導電高分子可歸為功能高分子的范疇。 導電高分子具有特殊的結構和優(yōu)異的物理化學性能使它在能源、光電子器件、信息、傳感器、分子導線和分子器件、電磁屏蔽、金屬

3、防腐和隱身技術方面有著廣泛、誘人的應用前景。 6 導電高分子自發(fā)現(xiàn)之日起就成為材料科學的研究熱點。經過近三十年的研究，導電高分子無論在分子設計和材料合成、摻雜方法和摻雜機理、導電機理、加工性能、物理性能以及應用技術探索都已取得重要的研究進展，并且正在向實用化的方向邁進。 本章主要介紹導電高分子的結構特征和基本的物理、化學特性，并評述導電高分子的重要的研究進展。71.2 材料導電性的表征 根據(jù)歐姆定律，當對試樣兩端加上直流電壓V時，若流經試樣的電流為I，則試樣的電阻R為： 電阻的倒數(shù)稱為電導，用G表示：（51） （52） 8 電阻和電導的大小不僅與物質的電性能有關，還與試樣的面積S、厚度d有關。

4、實驗表明，試樣的電阻與試樣的截面積成反比，與厚度成正比： 同樣，對電導則有： （53） （54）9 上兩式中，稱為電阻率，單位為(cm），稱為電導率，單位為（-1cm-1）。 顯然，電阻率和電導率都不再與材料的尺寸有關，而只決定于它們的性質，因此是物質的本征參數(shù)，都可用來作為表征材料導電性的尺度。 在討論材料的導電性時，更習慣采用電導率來表示。10 材料的導電性是由于物質內部存在的帶電粒子的移動引起的。這些帶電粒子可以是正、負離子，也可以是電子或空穴，統(tǒng)稱為載流子。載流子在外加電場作用下沿電場方向運動，就形成電流?？梢?，材料導電性的好壞，與物質所含的載流子數(shù)目及其運動速度有關。11 假定在一截

5、面積為S、長為l的長方體中，載流子的濃度（單位體積中載流子數(shù)目）為N，每個載流子所帶的電荷量為q。載流子在外加電場E作用下，沿電場方向運動速度（遷移速度）為，則單位時間流過長方體的電流I為： （55）12 而載流子的遷移速度通常與外加電場強度E成正比： 式中，比例常數(shù)為載流子的遷移率，是單位場強下載流子的遷移速度，單位為（cm2V-1s-1）。 結合式（52），（54），（55）和（56），可知 （56） （57）13 當材料中存在n種載流子時，電導率可表示為： 由此可見，載流子濃度和遷移率是表征材料導電性的微觀物理量。 （58）14 材料的導電率是一個跨度很大的指標。從最好的絕緣體到導電性非

6、常好的超導體，導電率可相差40個數(shù)量級以上。根據(jù)材料的導電率大小，通?？煞譃榻^緣體，半導體、導體和超導體四大類。這是一種很粗略的劃分，并無十分確定的界線。 在本章的討論中，將不區(qū)分高分子半導體和高分子導體，統(tǒng)一稱作導電高分子。 表51列出了這四大類材料的電導率及其典型代表。15表51 材料導電率范圍161.3 導電高分子的類型 按照材料的結構與組成，可將導電高分子分成兩大類。一類是結構型（本征型）導電高分子，另一類是復合型導電高分子。1.3.1 結構型導電高分子 結構型導電高分子本身具有“固有”的導電性，由聚合物結構提供導電載流子（包括電子、離子或空穴）。這類聚合物經摻雜后，電導率可大幅度提高

7、，其中有些甚至可達到金屬的導電水平。17 迄今為止，國內外對結構型導電高分子研究得較為深入的品種有聚乙炔、聚對苯硫醚、聚對苯撐、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ傳荷絡合聚合物等。其中以摻雜型聚乙炔具有最高的導電性，其電導率可達5103104-1cm-1（金屬銅的電導率為105-1cm-1）。 目前，對結構型導電高分子的導電機理、聚合物結構與導電性關系的理論研究十分活躍。應用性研究也取得很大進展，如用導電高分子制作的大功率聚合物蓄電池、高能量密度電容器、微波吸收材料、電致變色材料，都已獲得成功。18 但總的來說，結構型導電高分子的實際應用尚不普遍，關鍵的技術問題在于大多數(shù)結構型導電高分子在空氣

8、中不穩(wěn)定，導電性隨時間明顯衰減。此外，導電高分子的加工性往往不夠好 限制了它們的應用。科學家們正企圖通過改進摻雜劑品種和摻雜技術，采用共聚或共混的方法，克服導電高分子的不穩(wěn)定性，改善其加工性。192. 結構型導電高分子 根據(jù)導電載流子的不同，結構型導電高分子有兩種導電形式：電子導電和離子傳導。對不同的高分子，導電形式可能有所不同，但在許多情況下，高分子的導電是由這兩種導電形式共同引起的。如測得尼龍66在120以上的導電就是電子導電和離子導電的共同結果。20 一般認為，四類聚合物具有導電性：高分子電解質、共軛體系聚合物、電荷轉移絡合物和金屬有機螯合物。其中除高分子電解質是以離子傳導為主外，其余三

9、類聚合物都是以電子傳導為主的。這幾類導電高分子目前都有不同程度的發(fā)展。 下面主要介紹共軛體系聚合物。212.1 共軛聚合物的電子導電2.1.1 共軛體系的導電機理 共軛聚合物是指分子主鏈中碳碳單鍵和雙鍵交替排列的聚合物，典型代表是聚乙炔：CH = CH 由于分子中雙鍵的電子的非定域性，這類聚合物大都表現(xiàn)出一定的導電性。22 按量子力學的觀點，具有本征導電性的共軛體系必須具備兩條件。第一，分子軌道能強烈離域；第二，分子軌道能互相重疊。滿足這兩個條件的共軛體系聚合物，便能通過自身的載流子產生和輸送電流。 在共軛聚合物中，電子離域的難易程度，取決于共軛鏈中電子數(shù)和電子活化能的關系。理論與實踐都表明，

10、共軛聚合物的分子鏈越長，電子數(shù)越多，則電子活化能越低，亦即電子越易離域，則其導電性越好。下面以聚乙炔為例進行討論。23 聚乙炔具有最簡單的共軛雙鍵結構：(CH)x。組成主鏈的碳原子有四個價電子，其中三個為電子（sp2雜化軌道），兩個與相鄰的碳原子連接，一個與氫原子鏈合，余下的一個價電子電子(Pz軌道)與聚合物鏈所構成的平面相垂直（圖51）。 圖51 (CH)x的價電子軌道24 隨電子體系的擴大，出現(xiàn)被電子占據(jù)的成鍵態(tài)和空的*反鍵態(tài)。隨分子鏈的增長，形成能帶，其中成鍵狀態(tài)形成價帶，而*反鍵狀態(tài)則形成導帶（圖52）。如果電子在鏈上完全離域，并且相鄰的碳原子間的鏈長相等，則*能帶間的能隙（或稱禁帶）

11、消失，形成與金屬相同的半滿能帶而變?yōu)閷w。25 要使材料導電，電子必須具有越過禁帶寬度的能量EG，亦即電子從其最高占有軌道（基態(tài)）向最低空軌道（激發(fā)態(tài)）躍遷的能量E（電子活化能）必須大于EG。 研究表明，線型共軛體系的電子活化能E與電子數(shù)N的關系為： （59） 26 反式聚乙炔的禁帶寬度推測值為，若用式（59）推算，N16，可見聚合度為8時即有自由電子電導。 除了分子鏈長度和電子數(shù)影響，共軛鏈的結構也影響聚合物的導電性。從結構上看，共軛鏈可分為“受阻共軛”和“無阻共軛”兩類。前者導電性較低，后者則較高。27 受阻共軛是指共軛鏈分子軌道上存在“缺陷”。當共軛鏈中存在龐大的側基或強極性基團時，往往

12、會引起共軛鏈的扭曲、折疊等，從而使電子離域受到限制。電子離域受阻程度越大，則分子鏈的電子導電性就越差。如下面的聚烷基乙炔和脫氯化氫聚氯乙烯，都是受阻共軛聚合物的典型例子。28聚烷基乙炔 10-1510-10-1cm-1脫氯化氫PVC 10-1210-9-1cm-129 無阻共軛是指共軛鏈分子軌道上不存在“缺陷”，整個共軛鏈的電子離城不受響。因此，這類聚合物是較好的導電材料或半導體材料。例如反式聚乙炔，聚苯撐、聚并苯、熱解聚丙烯腈等，都是無阻共軛鏈的例子。順式聚乙炔分子鏈發(fā)生扭曲，電子離域受到一定阻礙，因此，其電導率低于反式聚乙炔。30 無阻共軛是指共軛鏈分子軌道上不存在“缺陷”，整個共軛鏈的電

13、子離城不受響。因此，這類聚合物是較好的導電材料或半導體材料。例如反式聚乙炔，聚苯撐、聚并苯、熱解聚丙烯腈等，都是無阻共軛鏈的例子。順式聚乙炔分子鏈發(fā)生扭曲，電子離域受到一定阻礙，因此，其電導率低于反式聚乙炔。31聚乙炔 順式：10-7-1cm-1 反式：10-3-1cm-1聚苯撐 10-3-1cm-1聚并苯 10-4-1cm-1熱解聚丙烯腈 10-1-1cm-1321.3.2 復合型導電高分子 復合型導電高分子是在本身不具備導電性的高分子材料中摻混入大量導電物質，如炭黑、金屬粉、箔等，通過分散復合、層積復合、表面復合等方法構成的復合材料，其中以分散復合最為常用。33 與結構型導電高分子不同，在

14、復合型導電高分子中，高分子材料本身并不具備導電性，只充當了粘合劑的角色。導電性是通過混合在其中的導電性的物質如炭黑、金屬粉末等獲得的。由于它們制備方便，有較強的實用性，因此在結構型導電高分子尚有許多技術問題沒有解決的今天，人們對它們有著極大的興趣。復合型導電高分子用作導電橡膠、導電涂料、導電粘合劑、電磁波屏蔽材料和抗靜電材料，在許多領域發(fā)揮著重要的作用。341.3.3 超導體高分子 超導體是導體在一定條件下，處于無電阻狀態(tài)的一種形式。超導現(xiàn)象早在1911年就被發(fā)現(xiàn)。由于超導態(tài)時沒有電阻，電流流經導體時不發(fā)生熱能損耗，因此在電力遠距離輸送、制造超導磁體等高精尖技術應用方面有重要的意義。35 目前

15、，巳經發(fā)現(xiàn)的許多具有超導性的金屬和合金，都只有在超低溫度下或超高壓力下才能轉變?yōu)槌瑢w。顯然這種材料作為電力、電器工業(yè)材料來應用，在技術上、經濟上都是不利的，因此，研制具有較高臨界超導溫度的超導體是人們關切的研究課題。36 超導金屬中，超導臨界溫度最高的是鈮(Nb), Tc。超導合金中則以鈮鋁鍺合金(Nb/Al/Ge)具有最高的超導臨界溫度，Tc。在高分子材料中，已發(fā)現(xiàn)聚氮硫在時具有超導性。盡管它是無機高分子，Tc也比金屬和合金低，但由于聚合物的分子結構的可變性十分廣泛，因此，專家們預言，制造出超導臨界溫度較高的高分子超導體是大有希望的。研究的目標是超導臨界溫度達到液氮溫 度（77K）以上，甚

16、至是常溫超導材料。372.2.2 共軛聚合物的摻雜及導電性 從前面的討論可知，盡管共軛聚合物有較強的導電傾向，但電導率并不高。反式聚乙炔雖有較高的電導率，但精細的研究發(fā)現(xiàn)，這是由于電子受體型的聚合催化劑殘留所致。如果完全不含雜質，聚乙炔的電導率也很。然而，共軛聚合物的能隙很小，電子親和力很大，這表明它容易與適當?shù)碾娮邮荏w或電子給體發(fā)生電荷轉移。 38 例如，在聚乙炔中添加碘或五氧化砷等電子受體，由于聚乙炔的電子向受體轉移，電導率可增至104-1cm-1，達到金屬導電的水平。另一方面，由于聚乙炔的電子親和力很大，也可以從作為電子給體的堿金屬接受電子而使電導率上升。這種因添加了電子受體或電子給體而

17、提高電導率的方法稱為“摻雜”。39 共軛聚合物的摻雜與無機半導體摻雜不同，其摻雜濃度可以很高，最高可達每個鏈節(jié)個摻雜劑分子。 隨摻雜量的增加，電導率可由半導體區(qū)增至金屬區(qū)。摻雜的方法可分為化學法和物理法兩大類，前者有氣相摻雜、液相摻雜、電化學摻雜、光引發(fā)摻雜等，后者有離子注入法等。摻雜劑有很多種類型，下面是一些主要品種。40(1) 電子受體 鹵素：Cl2，Br2，I2，ICl，ICI3，IBr，IF5 路易氏酸：PF5，As，SbF5，BF3，BCI3，BBr3，SO3 質子酸：HF，HCl，HNO3，H2SO4，HCIO4，F(xiàn)SO3H，ClSO3H，CFSO3H 過渡金屬鹵化物：TaF5，W

18、Fs，BiF5，TiCl4，ZrCl4，MoCl5，F(xiàn)eCl3 過渡金屬化合物：AgClO3，AgBF4，H2IrCl6，La(NO3)3，Ce(NO3)3 有機化合物；四氰基乙烯（TCNE），四氰代二次甲基苯醌（TCNQ），四氯對苯醌、二氯二氰代苯醌（DDQ） 41(2) 電子給體 堿金屬：Li，Na，K，Rb，Cs。 電化學摻雜劑：R4N+，R4P+（R CH3，C6H5等）。 如果用Px表示共軛聚合物，P表示共軛聚合物的基本結構單元（如聚乙炔分子鏈中的CH），A和D分別表示電子受體和電子給予體，則摻雜可用下述電荷轉移反應式來表示：422.2.3 典型的共軛聚合物 除前面提到的聚乙炔外，聚

19、苯撐、聚并苯，聚吡咯、聚噻吩等都是典型的共軛聚合物。另外一些由飽和鏈聚合物經熱解后得到的梯型結構的共軛聚合物，也是較好的導電高分子，如熱解聚丙烯腈、熱解聚乙烯醇等。 下面介紹幾種典型的共軛聚合物43 聚乙炔是一種研究得最為深入的共軛聚合物。它是由乙炔在鈦酸正丁酯三乙基鋁Ti(OC4H9)AlEt3為催化劑、甲苯為溶液的體系中催化聚合而成；當催化劑濃度較高時，可制得固體聚乙炔。而催化劑濃度較低時，可制得聚乙炔凝膠，這種凝膠可紡絲制成纖維。 聚乙炔為平面結構分子，有順式和反式兩種異構體。在150左右加熱或用化學、電化學方法能將順式聚乙炔轉化成熱力學上更穩(wěn)定的反式聚乙炔。44順式聚乙炔反式聚乙炔=

20、10-3-1cm-1= 10-7-1cm-145 聚乙炔雖有較典型的共軛結構，但電導率并不高。反式聚乙炔的電導率為10-3-1cm-1，順式聚乙炔的電導率僅10-7-1cm-1。但它們極易被摻雜。經摻雜的聚乙炔，電導率可大大提高。例如，順式聚乙炔在碘蒸氣中進行P型摻雜（部分氧化），可生成(CHIy)x (y0.3)，電導率可提高到102104 -1cm-1，增加911個數(shù)量級?？梢姄诫s效果之顯著。表52是順式聚乙炔經摻雜后的電導率。46表52 摻雜的順式聚乙炔在室溫下的電導率47 聚乙炔最常用的摻雜劑有五氟化砷(AsF5)、六氟化銻(SbF6)，碘(I2)、溴(Br2)，三氯化鐵(FeCl3)

21、，四氯化錫(SnCl4)、高氯酸銀(AgClO4)等。摻雜量一般為2（摻雜劑/CH）。研究表明，聚乙炔的導電性隨摻雜劑量的增加而上升，最后達到定值（見圖55）。 從圖中可見，當摻雜劑用量達到2之后，電導率幾乎不再隨摻雜劑用量的增加而提高。48圖56 電導率與摻雜劑量的關系49 若將摻雜后的聚乙炔暴露在空氣中，其電導率隨時間的延長而明顯下降。這是聚乙炔至今尚不能作為導電材料推廣使用的主要原因之一。例如電導率為104-1cm-1的聚乙炔，在空氣中存放一個月，電導率降至103-1cm-1。但若在聚乙炔表面涂上一層聚對二甲苯，則電導率的降低程度可大大減緩。 聚乙炔是高度共軛的剛性聚合物，不溶不熔，加工

22、十分困難，也是限制其應用的個因素。可溶性導電聚乙炔的研究工作正在進行之中。50 聚苯硫醚（PPS）是近年來發(fā)展較快的一種導電高分子，它的特殊性能引起人們的關注。 聚苯硫醚是由二氯苯在N甲基吡咯烷酮中與硫化鈉反應制得的。51 PPS是一種具有較高熱穩(wěn)定性和優(yōu)良耐化學腐蝕性以及良好機械性能的熱塑性材料，既可模塑，又可溶于溶劑，加工性能良好。純凈的聚苯硫醚是優(yōu)良的絕緣體，電導率僅為10-1510-16-1cm-1。但經AsF5摻雜后，電導率可高達2102-1cm-1。 由元素分析及紅外光譜結果確認，摻雜時分子鏈上相鄰的兩個苯環(huán)上的鄰位碳碳原子間發(fā)生了交聯(lián)反應，形成了共軛結構的聚苯并噻吩。52 I2，

23、Br2等鹵素沒有足夠的氧化能力來奪取聚苯硫醚中的電子，SO3、萘鈉等會使聚苯硫醚降解，因此都不能用作摻雜劑。 比聚苯硫醚空間位阻大的聚間苯硫醚(MPS)，用AsF5摻雜的效果較差，電導率僅為10-1 -cm-1。53 熱解聚丙烯腈是一種本身具有較高導電性的材料，不經摻雜的電導率就達10-1-1cm-1。它是由聚丙烯腈在400600溫度下熱解環(huán)化、脫氫形成的梯型含氮芳香結構的產物。通常是先將聚丙烯腈加工成纖維或薄膜，再進行熱解，因此其加工性可從聚丙烯腈獲得。同時由于其具有較高的分子量，故導電性能較好。由聚丙烯腈熱解制得的導電纖維，稱為黑色奧綸（Black Orlon）。聚丙烯腈熱解反應式為：54

24、55 如果將上述產物進一步熱裂解至氮完全消失，可得到電導率高達10-1cm-1的高抗張?zhí)祭w維。 將溴代基團引入聚丙烯腈，可制得易于熱裂解環(huán)化的共聚丙烯腈。這種溴代基團在熱裂解時起催化作用，加速聚丙烯腈的環(huán)化，提高熱裂解產物的得率。 聚乙烯醇、聚酰亞胺經熱裂解后都可得到類似的導電高分子。56 石墨是一種導電性能良好的大共軛體系。受石墨結構的啟發(fā)，美國貝爾實驗室的卡普朗（M. L. Kaplan）等人和日本的村上睦明等人分別用了3, 4, 9, 10二萘嵌苯四酸二酐（PTCDA）進行高溫聚合，制得了有類似石墨結構的聚萘，具有優(yōu)良的導電性。 聚萘的合成過程如下圖所示：57583 復合型導電高分子3.

25、1 復合型導電高分子的基本概念 復合型導電高分子是以普通的絕緣聚合物為主要基質（成型物質），并在其中摻入較大量的導電填料配制而成的。因此，無論在外觀形式和制備方法方面，還是在導電機理方面，都與摻雜型結構導電高分子完全不同。59 從原則上講，任何高分子材料都可用作復合型導電高分子的基質。在實際應用中，需根據(jù)使用要求、制備工藝、材料性質和來源、價格等因素綜合考慮，選擇合適的高分子材料。 目前用作復合型導電高分子基料的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、聚酰亞胺、有機硅樹脂等。此外，丁基橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和天然橡膠也常用作導電

26、橡膠的基質。60 導電高分子中高分子基料的作用是將導電顆粒牢固地粘結在一起，使導電高分子具有穩(wěn)定的導電性，同時它還賦于材料加工性。高分子材料的性能對導電高分中的機械強度、耐熱性、耐老化性都有十分重要的影響。 導電填料在復合型導電高分子中起提供載流子的作用，因此，它的形態(tài)、性質和用量直接決定材料的導電性。 61 常用的導電填料有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鈀粉、鉬粉、鋁粉、鈷粉、鍍銀二氧化硅粉、鍍銀玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化鎢、碳化鎳等。部分導電填料的導電率列于表 511 中。從表中可見，銀粉具有最好的導電性，故應用最廣泛。炭黑雖導電率不高，但其價格便宜，來源豐富，因此也廣為采用。根據(jù)使用要求和目的

27、不同，導電填料還可制成箔片狀、纖維狀和多孔狀等多種形式。 623.2 復合型導電高分子的導電機理3.2.1 導電填料對導電性能的影響 實驗發(fā)現(xiàn)，將各種金屬粉末或碳黑顆?；烊虢^緣性的高分子材料中后，材料的導電性隨導電填料濃度的變化規(guī)律大致相同。在導電填料濃度較低時，材料的電導率隨濃度增加很少，而當導電填料濃度達到某一值時，電導率急劇上升，變化值可達10個數(shù)量級以上。超過這一臨界值以后，電導率隨濃度的變化又趨緩慢，見圖516。634 超導電高分子4.1 超導態(tài)和超導理論的基本概念4.1.1 超導態(tài)及其特征 1908年荷蘭物理學家翁內斯經過長期努力，使最后一種“永久氣體”氦氣（He）液化。1911年

28、翁內斯在研究金屬汞（Hg）的電阻隨溫度變化規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，當溫度降低時，汞的電阻先是平穩(wěn)地減小，而在附近，電阻突然降為零。如圖所示： 64圖523 汞的導電性與溫度的關系65 圖中橫坐標表示溫度，縱坐標表示在該溫度下汞的電阻與0時汞的電阻之比：R/R0（273K）。這種零電阻現(xiàn)象意味著此時電子可毫無阻礙地自由流過導體，而不發(fā)生任何能量的消耗。金屬汞的這種低溫導電狀態(tài)，稱為超導態(tài)。使汞從導體轉變?yōu)槌瑢w的轉變溫度，稱為超導臨界溫度，記作Tc。66 超導體材料當處于Tc以上溫度時，與正常導體一樣，都有一定的電阻值，此時超體處于正常態(tài)。而在Tc以下時，超導體處于零電阻狀態(tài)。但從圖中可以看到，超導體從正常態(tài)向超導態(tài)的過渡是在一個溫度區(qū)間內完成的，這個溫度區(qū)間稱為超導轉變溫度，與超導體的性質有關。因此，通常將超導體電阻下降到正常態(tài)電阻值一半時所處溫度定為Tc。 67 從現(xiàn)象上看，超導態(tài)有以下四個特征; （1）電阻值為零 （2）超導體內部磁場為零 （3）超導現(xiàn)象只有在臨界溫度以下才會出現(xiàn) （4）超導現(xiàn)象存在臨界磁場，磁場強度超越臨界值，則超導現(xiàn)象消失，見圖525。68 超導現(xiàn)象和超導體的發(fā)現(xiàn)，引起了科學界的極大興趣。顯然，超導現(xiàn)象對于電力工業(yè)的經濟意義是不可估量的。這意味著大量消耗在電阻上的電能將被節(jié)約下來。事實上，超導現(xiàn)象的實用價值遠不止電力工業(yè)。由于超導體的應用，