超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)

1、超導(dǎo)材料熱二吳施熠徽超導(dǎo)材料熱二吳施熠徽超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)現(xiàn)象有些物質(zhì)在一定的臨界溫度下,轉(zhuǎn)變?yōu)榱愕臓顟B(tài)，同時(shí)具有完全抗磁性，這就是所謂的超導(dǎo)現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的過程超導(dǎo)現(xiàn)象有些物質(zhì)在一定的臨界溫度下,轉(zhuǎn)變?yōu)榱愕臓顟B(tài)，同時(shí)具超導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱之為“超導(dǎo)體”。超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時(shí)就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流，產(chǎn)生超強(qiáng)磁場。 超導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流

2、”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。 超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)的重大發(fā)明之一?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)某物質(zhì)在溫度很低時(shí)，如鉛在7.20K（-265.95攝氏度）以下，電阻就變成了零。這個(gè)從正常電阻變?yōu)榱汶娮璧臏囟确Q為超導(dǎo)臨界溫度Tc 超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁超導(dǎo)材料特性零電阻性 完全抗磁性超導(dǎo)材料特性零電阻性 完全抗磁性返回返回超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)完全抗磁性是指磁場中的金屬處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象是荷蘭科學(xué)家邁斯納發(fā)現(xiàn)的，因此又稱為邁斯納效應(yīng)。他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，放在磁場中的球形的錫在過渡到超導(dǎo)態(tài)的時(shí)候，錫球周圍的磁場都突然發(fā)生了變化，磁力線似乎一下子被排

3、斥到導(dǎo)體之外。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，原來超導(dǎo)體表面能夠產(chǎn)生一個(gè)無損耗的抗磁超導(dǎo)電流，這一電流產(chǎn)生的磁場，恰巧抵消了超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場。 完全抗磁性是指磁場中的金屬處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為邁斯納效應(yīng) （超導(dǎo)必備）當(dāng)一個(gè)磁體和一個(gè)處于超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體相互靠近時(shí)，磁體的磁場會(huì)使超導(dǎo)體表面中出現(xiàn)超導(dǎo)電流。此超導(dǎo)電流形成的磁場，在超導(dǎo)體內(nèi)部，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這兩個(gè)磁志抵消，使超導(dǎo)體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，B=0，即超導(dǎo)體排斥體內(nèi)的磁場。 邁斯納效應(yīng) （超導(dǎo)必備）超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張) 產(chǎn)生超導(dǎo)的原因 在常溫下金屬導(dǎo)體中的原子

4、因失去外層電子而成為正離子。正離子規(guī)則排列在晶格的結(jié)點(diǎn)上作微小的振動(dòng)，擺脫了束縛的自由電子作定向運(yùn)動(dòng)就形成了電流。自由電子在運(yùn)動(dòng)中受到的阻礙稱為電阻。當(dāng)溫度下降到超導(dǎo)臨界溫度以下時(shí)，自由電子將不再完全無序地“單獨(dú)行動(dòng)”，由于晶格的振動(dòng)作用，每兩個(gè)電子必須“手挽手”地結(jié)合成電子對（即“庫伯電子對”）。 產(chǎn)生超導(dǎo)的原因 在常溫下金屬導(dǎo)體超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度臨界磁場臨界電流密度超導(dǎo)體的臨界條件超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-39張)超導(dǎo)材料培訓(xùn)課件(-3

5、9張)第二類超導(dǎo)體第二類超導(dǎo)體超導(dǎo)氧化物（陶瓷）鉍系氧化物超導(dǎo)材料(superconducting ma-terial of Bi-system oxides)將適量比例的鉍、鍶、鈣和銅的氧化物混合，于氧氣氛下高溫?zé)Y(jié)，所制得的高臨界溫度超導(dǎo)材料。在鑭系、釔系含稀土元素的高Tc。氧化物超導(dǎo)材料相繼發(fā)現(xiàn)后，人們期待著不含稀土元素的高Tc。超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)。在Tc高于液氮溫度的釔系氧化物超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)后一年，中國、美國、日本等國科學(xué)家近乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)鉍系氧化物超導(dǎo)材料。從此，無稀土元素的鉍系高臨界溫度超導(dǎo)材料得到了科學(xué)界更大關(guān)注和深入研究。鉍系氧化物超導(dǎo)材料為四方系晶體結(jié)構(gòu)，其中有一層Cu一0面的是220

6、1相，臨界溫度Tc約為20K；帶有二層Cu-O面的為2212相，Tc約為80K；有三層Cu-0面的是2223相，Tc=110K。單胞C軸值隨cuO面的增加而增大。在Bi-Sr-Cu-Cu-0系中，用鉛部分替代鉍后，能有效地促進(jìn)高Tc2223相的生長。制備 鉍系高Tc氧化物超導(dǎo)材料與 早一年制得的鑭系和釔系氧化物高丁。超導(dǎo)材料(見銅系氧化物超導(dǎo)材料和釔系氧化物超導(dǎo)材料)一樣，一般用固態(tài)反應(yīng)法制得其塊材。也可以用熔體淬火一退火法 等許多方法制得塊材。還可用晶體生長技術(shù)制備單晶或定向晶體(激光加熱法等)。為了使其成材，用鉍系氧化物超導(dǎo)粉末、燒結(jié)棒、熔體棒等裝入銀管中，通過壓 力加工及氧氣氛熱處理制得

7、Bi(Pb)系/Ag復(fù)合單芯或多芯超導(dǎo)帶材。此外，從超導(dǎo)微電子器件需要出發(fā)，用各種制膜技術(shù)(濺射、蒸鍍、氣相沉積等)制得 不同基體上的鉍系高丁。薄膜超導(dǎo)材料(見超導(dǎo)薄膜)。超導(dǎo)氧化物（陶瓷）鉍系氧化物超導(dǎo)材料(superconduc超導(dǎo)材料的發(fā)展高溫超導(dǎo)材料進(jìn)展 目前高溫超導(dǎo)材料指的是：釔系（92 K）、鉍系（110K）、鉈系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月發(fā)現(xiàn)的新型超導(dǎo)體二硼化鎂（39K）。其中最有實(shí)用前途的是鉍系、釔系 （YBCO）和二硼化鎂（MgB2）。氧化物高溫超導(dǎo)材料是以銅氧化物為組分的具有鈣欽礦層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜物質(zhì)，在正常態(tài)它們都是不良導(dǎo)體。同低溫超導(dǎo)體相 比，高溫超

8、導(dǎo)材料具有明顯的各向異性，在垂直和平行于銅氧結(jié)構(gòu)層方向上的物理性質(zhì)差別很大。高溫超導(dǎo)體屬于非理想的第II類超導(dǎo)體，且具有比低溫超導(dǎo)體更 高的臨界磁場和臨界電流，因此是更接近于實(shí)用的超導(dǎo)材料，特別是在低溫下的性能比傳統(tǒng)超導(dǎo)體高得多。 超導(dǎo)材料的發(fā)展高溫超導(dǎo)材料進(jìn)展 目前高溫超導(dǎo)材料 超導(dǎo)體臨界溫度隨年代的變化 超導(dǎo)體臨界溫度隨年代的變化超導(dǎo)材料的應(yīng)用與前景應(yīng)用進(jìn)展 超導(dǎo)電性的實(shí)際應(yīng)用從根本上取決于超導(dǎo)材料的性能。與實(shí)用低溫超導(dǎo)材料相比，高溫超導(dǎo)材料的最大優(yōu)勢在于它應(yīng)用于液氮溫區(qū)。20世紀(jì)90年代，隨著第一代 Bi系高溫超導(dǎo)材料的商業(yè)化，美國、日本、歐洲和中國等國和相關(guān)大公司都投入大量的人力和資金，開展高溫超導(dǎo)電力應(yīng)用研究，相繼開展了超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)變壓 器、超導(dǎo)輸電電纜和超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置等的研究，并取得了許多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。 超導(dǎo)材料的應(yīng)用與前景應(yīng)用進(jìn)展 超導(dǎo)電性的實(shí)際應(yīng)用超導(dǎo)材料的應(yīng)用讓電流暢通無阻超導(dǎo)發(fā)電機(jī)電能的儲(chǔ)藏電磁炮散熱超導(dǎo)磁懸浮列