超導(dǎo)材料-2013

1、超導(dǎo)材料主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.超導(dǎo)體的主要特性超導(dǎo)體的主要特性超導(dǎo)體的臨界參數(shù)超導(dǎo)體的臨界參數(shù)超導(dǎo)體的種類超導(dǎo)體的種類超導(dǎo)電性的微觀理論超導(dǎo)電性的微觀理論超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料2. 超導(dǎo)應(yīng)用的介紹超導(dǎo)應(yīng)用的介紹 1911年，荷蘭物理學(xué)家年，荷蘭物理學(xué)家昂納斯（昂納斯（H.K.Onnes):1913年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1 1 超導(dǎo)體的主要特性超導(dǎo)體的主要特性 導(dǎo)體在溫度下降到某一值時(shí)，電阻會(huì)突然消失，即零導(dǎo)體在溫度下降到某一值時(shí)，電阻會(huì)突然消失，即零電阻，這一現(xiàn)象稱為電阻，這一現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象，將具有超導(dǎo)性的物，將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)，稱為質(zhì)，稱為超導(dǎo)體超導(dǎo)體. . 共同特征：共同特征：

2、（1）零電阻）零電阻 將一超導(dǎo)圓環(huán)放在磁場(chǎng)中并冷卻到臨界溫度以下，將一超導(dǎo)圓環(huán)放在磁場(chǎng)中并冷卻到臨界溫度以下，突然撤去磁場(chǎng)，則在超導(dǎo)環(huán)中產(chǎn)生感生電流，實(shí)驗(yàn)發(fā)突然撤去磁場(chǎng)，則在超導(dǎo)環(huán)中產(chǎn)生感生電流，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此電流可以持續(xù)存在，觀察幾年也未發(fā)現(xiàn)電流有現(xiàn)，此電流可以持續(xù)存在，觀察幾年也未發(fā)現(xiàn)電流有明顯變化。明顯變化。（2）完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）1933年德國物理學(xué)家邁斯納等人年德國物理學(xué)家邁斯納等人: 只要超導(dǎo)材料的溫度低于臨界溫度而進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)以后，只要超導(dǎo)材料的溫度低于臨界溫度而進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)以后，該超導(dǎo)材料便把磁力線排斥體外，因此其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)該超導(dǎo)材料便把磁力線排斥體

3、外，因此其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是零。這種現(xiàn)象稱為度總是零。這種現(xiàn)象稱為“邁斯納效應(yīng)邁斯納效應(yīng)” 先降溫后加磁場(chǎng)先降溫后加磁場(chǎng) 先加磁場(chǎng)后降溫先加磁場(chǎng)后降溫NNS降溫降溫加場(chǎng)加場(chǎng)S注：注：S表示超導(dǎo)態(tài)表示超導(dǎo)態(tài)N表示正常態(tài)表示正常態(tài)在錫盤上放一條永久磁鐵，當(dāng)溫度低于錫的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，在錫盤上放一條永久磁鐵，當(dāng)溫度低于錫的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，小磁鐵會(huì)離開錫盤飄然升起，升至一定距離后，便懸空不動(dòng)小磁鐵會(huì)離開錫盤飄然升起，升至一定距離后，便懸空不動(dòng)了，這是由于磁鐵的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，在錫盤感應(yīng)出了，這是由于磁鐵的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，在錫盤感應(yīng)出持續(xù)電流的磁場(chǎng)，與磁鐵之間產(chǎn)生了排斥力，磁體越遠(yuǎn)離錫持續(xù)電流的磁

4、場(chǎng)，與磁鐵之間產(chǎn)生了排斥力，磁體越遠(yuǎn)離錫盤，斥力越小，當(dāng)斥力減弱到與磁鐵的重力相平衡時(shí)，就懸盤，斥力越小，當(dāng)斥力減弱到與磁鐵的重力相平衡時(shí)，就懸浮不動(dòng)了。浮不動(dòng)了。觀察邁納斯效應(yīng)的磁懸浮試驗(yàn)觀察邁納斯效應(yīng)的磁懸浮試驗(yàn) 超導(dǎo)體具有完全逆磁性，即在導(dǎo)體內(nèi)保持超導(dǎo)體具有完全逆磁性，即在導(dǎo)體內(nèi)保持B=0。超導(dǎo)體內(nèi)。超導(dǎo)體內(nèi)B0并不意味著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度并不意味著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁化強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度M為零，而是為零，而是MH說明超導(dǎo)體內(nèi)的磁化強(qiáng)度恰好為外施磁場(chǎng)的負(fù)值，二者剛好說明超導(dǎo)體內(nèi)的磁化強(qiáng)度恰好為外施磁場(chǎng)的負(fù)值，二者剛好抵消。這應(yīng)是完全逆磁性的含義。超導(dǎo)態(tài)磁化率為：抵消。這應(yīng)是完全逆磁性的含義。超導(dǎo)態(tài)磁

5、化率為：/1M H 0()BHM：是一個(gè)描述固體磁性的重要物理量，其大小直接反映固體材料被磁場(chǎng)磁化的難易程度邁斯納效應(yīng)是極為重要的，它對(duì)判斷樣品是否處于超導(dǎo)邁斯納效應(yīng)是極為重要的，它對(duì)判斷樣品是否處于超導(dǎo)態(tài)起著關(guān)鍵作用。態(tài)起著關(guān)鍵作用。(3) 約瑟夫森效應(yīng)約瑟夫森效應(yīng) (超導(dǎo)隧道效應(yīng)超導(dǎo)隧道效應(yīng)) 在玻璃襯板上鍍一層超導(dǎo)金屬膜，使其上形成厚度很薄在玻璃襯板上鍍一層超導(dǎo)金屬膜，使其上形成厚度很薄的絕緣氧化層，在氧化層上再鍍上一層超導(dǎo)金屬膜，就得到的絕緣氧化層，在氧化層上再鍍上一層超導(dǎo)金屬膜，就得到一個(gè)超導(dǎo)絕緣超導(dǎo)（一個(gè)超導(dǎo)絕緣超導(dǎo)（SIS）結(jié)，稱為）結(jié)，稱為約瑟夫結(jié)或超約瑟夫結(jié)或超導(dǎo)結(jié)導(dǎo)結(jié)。 當(dāng)

6、絕緣層厚度在當(dāng)絕緣層厚度在10左右時(shí)庫柏對(duì)由于隧道效應(yīng)穿過勢(shì)左右時(shí)庫柏對(duì)由于隧道效應(yīng)穿過勢(shì)壘后仍保持配對(duì)狀態(tài)，即絕緣層中出現(xiàn)少量超導(dǎo)電子，具有壘后仍保持配對(duì)狀態(tài)，即絕緣層中出現(xiàn)少量超導(dǎo)電子，具有了弱超導(dǎo)電性。宏觀上表現(xiàn)為在絕緣層中可以無阻地通過幾了弱超導(dǎo)電性。宏觀上表現(xiàn)為在絕緣層中可以無阻地通過幾十微安到幾十毫安的電流，而在十微安到幾十毫安的電流，而在SIS結(jié)兩端并無電壓降結(jié)兩端并無電壓降落。落。 磁場(chǎng)磁場(chǎng)電流電壓特性變化電流電壓特性變化二進(jìn)制運(yùn)算二進(jìn)制運(yùn)算1962年，英國牛津大學(xué)研究生約瑟夫森(B.D.Josphson)首先從理論上預(yù)言，電子對(duì)可以穿過兩塊超導(dǎo)金屬間的絕緣層(13nm)，約瑟

7、夫森因這方面的重要貢獻(xiàn)，獲得了1973年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 逐漸增大磁場(chǎng)到達(dá)一定值逐漸增大磁場(chǎng)到達(dá)一定值后，超導(dǎo)體會(huì)從超導(dǎo)態(tài)變?yōu)楹螅瑢?dǎo)體會(huì)從超導(dǎo)態(tài)變?yōu)檎B(tài)，把破壞超導(dǎo)電性所正常態(tài)，把破壞超導(dǎo)電性所需的最小磁場(chǎng)稱為臨界磁場(chǎng)，需的最小磁場(chǎng)稱為臨界磁場(chǎng)，記為記為Hc。有經(jīng)驗(yàn)公式：有經(jīng)驗(yàn)公式： Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)正常態(tài)正常態(tài)HHc(0)TcT超導(dǎo)態(tài)超導(dǎo)態(tài)2 超導(dǎo)體的臨界參數(shù)超導(dǎo)體的臨界參數(shù)(1) 臨界溫度：臨界溫度：Tc當(dāng)通過超導(dǎo)體中的電流達(dá)到當(dāng)通過超導(dǎo)體中的電流達(dá)到某一特定值時(shí)，又會(huì)重新出某一特定值時(shí)，又會(huì)重新出現(xiàn)電阻，使其產(chǎn)生這一相變現(xiàn)電阻，使其產(chǎn)生這一相變的電流稱為臨界

8、電流，記為的電流稱為臨界電流，記為Ic。目前，常用電場(chǎng)描述。目前，常用電場(chǎng)描述Ic(V)，即當(dāng)每厘米樣品長度，即當(dāng)每厘米樣品長度上出現(xiàn)電壓為上出現(xiàn)電壓為1 V時(shí)所輸送時(shí)所輸送的電流。的電流。Ic(V)IV失超Ic=1/2 aHc對(duì)于第一類超導(dǎo)體：對(duì)于第一類超導(dǎo)體：a： 超導(dǎo)絲所形成回路的半徑 超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)超導(dǎo)態(tài)三個(gè)臨界條件：臨界溫度Tc，臨界磁場(chǎng)Hc和臨界電流密度jc，它們之間密切相關(guān)，我們可以用下面的三維相圖表示它。 3 兩類超導(dǎo)體兩類超導(dǎo)體（1）第一類超導(dǎo)體）第一類超導(dǎo)體：具有一個(gè)臨界磁場(chǎng)的超導(dǎo)體：具有一個(gè)臨界磁場(chǎng)的超導(dǎo)體（2）第二類超導(dǎo)體）第二類超導(dǎo)體：有兩個(gè)確定的臨界場(chǎng)，即下臨界場(chǎng)

9、：有兩個(gè)確定的臨界場(chǎng)，即下臨界場(chǎng)Hc1和上臨界場(chǎng)和上臨界場(chǎng)Hc2，在在Hc1以下，超導(dǎo)體處于邁斯納態(tài)，即磁場(chǎng)以下，超導(dǎo)體處于邁斯納態(tài)，即磁場(chǎng)被排出超導(dǎo)體外，但在被排出超導(dǎo)體外，但在Hc1以上，磁場(chǎng)部分地穿透到超導(dǎo)體以上，磁場(chǎng)部分地穿透到超導(dǎo)體內(nèi)部，而且隨著磁場(chǎng)的增高，穿透程度也增加，直到內(nèi)部，而且隨著磁場(chǎng)的增高，穿透程度也增加，直到Hc2，磁場(chǎng)才完全穿透超導(dǎo)體，這時(shí)超導(dǎo)體由混合態(tài)過渡到正常態(tài)。磁場(chǎng)才完全穿透超導(dǎo)體，這時(shí)超導(dǎo)體由混合態(tài)過渡到正常態(tài)。-MH 第一類超導(dǎo)體 第二類超導(dǎo)體u 在遠(yuǎn)低于在遠(yuǎn)低于Tc的溫區(qū)，第二類超導(dǎo)體的的溫區(qū)，第二類超導(dǎo)體的Hc2可高達(dá)幾十個(gè)可高達(dá)幾十個(gè)特斯拉，而特斯拉，

10、而Hc1通常很低，二者之比通?？蛇_(dá)通常很低，二者之比通?？蛇_(dá)100以上。以上。u 元素超導(dǎo)體中，只有釩、鈮和鉭屬于第二類超導(dǎo)體，其它都屬于第一類，而大多數(shù)超導(dǎo)合金的化合物則屬于第二類。u 理想的第二類超導(dǎo)體雖具有高的上臨界磁場(chǎng)，卻不能承理想的第二類超導(dǎo)體雖具有高的上臨界磁場(chǎng)，卻不能承受較大的超導(dǎo)電流。受較大的超導(dǎo)電流。u 如果第二類超導(dǎo)體內(nèi)含有大量缺陷（非理想第二類超導(dǎo)如果第二類超導(dǎo)體內(nèi)含有大量缺陷（非理想第二類超導(dǎo)體），這些缺陷將阻礙磁力線的移動(dòng)，稱為對(duì)磁力線的釘體），這些缺陷將阻礙磁力線的移動(dòng)，稱為對(duì)磁力線的釘扎作用，超導(dǎo)體則可承受大的超導(dǎo)電流。扎作用，超導(dǎo)體則可承受大的超導(dǎo)電流。 經(jīng)特殊

11、處理的經(jīng)特殊處理的NbTi合金線臨界電流密度可高達(dá)合金線臨界電流密度可高達(dá)2.1*105 A/cm，可用以產(chǎn)生，可用以產(chǎn)生5T的強(qiáng)磁場(chǎng)。的強(qiáng)磁場(chǎng)。4 超導(dǎo)的微觀超導(dǎo)的微觀BCS理論理論n 20世紀(jì)世紀(jì)50年代初年代初同位素效應(yīng)同位素效應(yīng)、超導(dǎo)能隙超導(dǎo)能隙等關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn)提等關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn)提供了揭開超導(dǎo)電性之謎的線索。供了揭開超導(dǎo)電性之謎的線索。n 1957年，由美國物理學(xué)家年，由美國物理學(xué)家Bardin、Cooper和和Schrieffer提出，簡(jiǎn)稱提出，簡(jiǎn)稱BCS理論。理論。Honored by Nobel Prize in 1972n 同位素效應(yīng)1950年，E. Maxwell和C. A. R

12、aynold各自獨(dú)立地測(cè)量了水銀同位素的臨界轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果是隨著水銀同位素質(zhì)量的增大，臨界溫度降低：Constant ( =0.500.30)cM T結(jié)論：電子聲子的相互作用與超導(dǎo)電性有密切關(guān)系結(jié)論：電子聲子的相互作用與超導(dǎo)電性有密切關(guān)系聲子：聲子： 在處理與熱振動(dòng)能量相關(guān)的問題時(shí)，往往把晶格點(diǎn)在處理與熱振動(dòng)能量相關(guān)的問題時(shí)，往往把晶格點(diǎn)陣的集體振動(dòng)，等效成若干個(gè)不同頻率的互相獨(dú)立的簡(jiǎn)陣的集體振動(dòng)，等效成若干個(gè)不同頻率的互相獨(dú)立的簡(jiǎn)正振動(dòng)的疊加。而每一種頻率的簡(jiǎn)正振動(dòng)的能量都是量正振動(dòng)的疊加。而每一種頻率的簡(jiǎn)正振動(dòng)的能量都是量子化的，其能量量子（子化的，其能量量子（q）就稱為聲子。）就稱為聲子

13、。經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：n 導(dǎo)電性良好的堿金屬和貴金屬都不是超導(dǎo)體導(dǎo)電性良好的堿金屬和貴金屬都不是超導(dǎo)體 電子電子聲子相互作用很微弱聲子相互作用很微弱n 常溫下導(dǎo)電性不好的材料，在低溫卻有可能成為超導(dǎo)常溫下導(dǎo)電性不好的材料，在低溫卻有可能成為超導(dǎo)體，臨界溫度比較高的金屬，常溫下導(dǎo)電性較差，體，臨界溫度比較高的金屬，常溫下導(dǎo)電性較差，電電子聲子相互作用強(qiáng)子聲子相互作用強(qiáng) n Frolich提出：電子聲子相互作用是高溫下引起電阻提出：電子聲子相互作用是高溫下引起電阻的原因，而在低溫下導(dǎo)致超導(dǎo)電性。的原因，而在低溫下導(dǎo)致超導(dǎo)電性。n 超導(dǎo)能隙超導(dǎo)能隙20世紀(jì)50年代，許多實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)金屬處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，

14、超導(dǎo)態(tài)的電子能譜與正常金屬不同，存在超導(dǎo)能隙超導(dǎo)能隙的出現(xiàn)反映了電子結(jié)構(gòu)在從正常態(tài)向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變過程中發(fā)生了深刻變化，即“電子平均動(dòng)量分布的固化或凝聚”。EF2滿態(tài)空態(tài)Electron spectroscopy at T=0 K超導(dǎo)激發(fā)態(tài)超導(dǎo)基態(tài)10-4eVn Cooper電子對(duì)電子對(duì) 電子聲子之間的作用使得兩電子之間產(chǎn)生了吸引作用，這種吸引作用有可能超過電子之間的庫侖排斥作用，而表現(xiàn)為凈的相互吸引作用，只要兩個(gè)電子之間有凈的吸引作用，不管這種作用多么微弱，它們都能形成束縛態(tài)，兩電子總能量2EF費(fèi)米面附近存在一個(gè)以動(dòng)量大小相等而方向相反且自旋相反的兩電子束縛態(tài)，它的能量2EF，這種束縛態(tài)電子對(duì)即

15、Cooper電子對(duì)是現(xiàn)代超導(dǎo)理論的基礎(chǔ)。超導(dǎo)的微觀機(jī)制（Cooper pair） n BCS微觀理論圖像微觀理論圖像n 從動(dòng)量角度看，在超導(dǎo)基態(tài)中，各Cooper對(duì)中單個(gè)電子的動(dòng)量（或速度）可以不同，但每個(gè)Cooper對(duì)總是涉及各個(gè)總動(dòng)量為零的對(duì)態(tài)，因此，不管每個(gè)Cooper對(duì)如何運(yùn)動(dòng)，所有Cooper對(duì)都凝聚在零動(dòng)量上n 當(dāng)正常金屬載流時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)電阻，因?yàn)殡娮訒?huì)受到散射而改變動(dòng)量，使這些載流電子沿電場(chǎng)方向的自由加速受到阻礙；而在超導(dǎo)情況下，組成Cooper對(duì)的電子雖會(huì)受到不斷散射，但由于在散射過程中Cooper對(duì)的總動(dòng)量維持不便，所以電流沒有變化，呈無阻狀態(tài)。n 從熵的角度看，超導(dǎo)電子對(duì)具

16、有零熵（完全有序），不受散射，并有很長的相干長度(10-4cm)，因而具有無限大的電導(dǎo)率。5、超導(dǎo)材料 1986年以前；金屬超導(dǎo)體為主。 金屬超導(dǎo)體中有些是晶體材料,具有立方或NaCl型結(jié)構(gòu), 但這些材料很脆, 加工難度大。 目前已制成許多具有超導(dǎo)性的非晶態(tài)材料。大體可分為二類，一類是過渡族金屬(La,Zr,Nb)與Au,Pd（鈀）,Rh（銠）,Ni組成; 另一種是金屬元素中摻入半金屬元素(P,B,Si, C和Ge)。Ti-Nb-Si系最引人注目,但這些材料都須用液氦冷卻,都屬于低溫超導(dǎo)材料低溫超導(dǎo)材料。 uSuperconductivity in pure elementsu Most of

17、 the metallic elements are superconductors at sufficiently low temperature or under special conditionsu The metals which order ferromagnetically, (Co, Fe, Ni, Gd, etc.) do not exhibit any superconducting transition. This indicates that superconductivity and ferromagnetism are mutually exclusive phen

18、omena.u Tc does not exceed 10K in pure elements under normal conditions. Pb (7.19K), Nb (9.25K)5.1 Metallic superconductiing materialsu Superconductivity in binary and ternary compoundsu Superconducting solid solutions of transition metalsIn contrast to intermetallic compounds, they are quite ductil

19、e. Nb0.75Zr0.25 (Tc=11K) and Nb0.75Ti0.25 (Tc=10K) have become technologically the most important superconducting materialsu Superconducting intermetallic compounds V3Si (Tc=15K), Mo3Re(Tc=15K), Nb3Sn (Tc=18K), Nb3Si(Tc=19K), Nb3Ga (Tc=20.3K), Nb3Ge (Tc=23.2K) Nb3Ge shows the highest known supercond

20、ucting transition temperature apart from the copper oxides.u Superconducting chemical compounds ZrN (Tc=10.7K), MoC (Tc=14.3K), LixTi1.1S2(Tc=10-13K). A high Tc is observed in a large number of materials for which the constituents themselves show low Tc or are not superconductors at all. The pure el

21、ements Zr, Mo, Ti have Tc1K, and Li, C, N, S are not superconductors. The highest Tc values are for NbN (Tc=17.3K) and (NbN)0.75(NbC)0.25 (Tc=17.8K) Hydrides, borides, carbides, nitrides etc. NaCl-type strutureu Non-crystalline metallic superconductors Two kinds:u Formed by transition elements (La,Z

22、r,Nb) and Au, Pd（鈀）,Rh(銠)u Formed by metals doped with semimetals (P,B,Si, C and Ge)Metallic superconductiing materials All of these superconductors need to be cooled by liquid helium, called as low temperature superconducting materials 1986年， IBM的蘇黎士研究室:鑭鋇銅氧化物(36K) ,1987年諾貝爾物理獎(jiǎng)。 美國休斯頓大學(xué)朱經(jīng)武美國休斯頓大學(xué)朱經(jīng)

23、武 1987年初: 釔鋇銅氧化物(93K)。超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷的種類 到目前為止,已發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料有四類,都是復(fù)雜金屬氧化物: 鑭鋇銅氧化物(Tc=36k) 釔鋇銅氧化物(Tc=90k) 鉍鍶鈣銅氧化物(有兩個(gè)不同的高溫超導(dǎo)相,Tc分別為110k和85k) 鉈鋇鈣銅氧化物(最高Tc=125k)高溫超導(dǎo)氧化物T-R曲線 這些高溫超導(dǎo)氧化物都有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 具有變形鈣鈦礦原胞的層狀堆砌結(jié)構(gòu)； 都有銅離子； 都存在氧空位。6. 超 導(dǎo) 技 術(shù) 應(yīng) 用（1）能源能源超導(dǎo)輸電、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)電機(jī)等（大電流應(yīng)用）超導(dǎo)輸電、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)電機(jī)等（大電流應(yīng)用）（2）交通交通磁懸浮列車（抗磁性應(yīng)用）

24、、船舶磁推進(jìn)器磁懸浮列車（抗磁性應(yīng)用）、船舶磁推進(jìn)器（3）醫(yī)療衛(wèi)生醫(yī)療衛(wèi)生核磁共振成像、生物磁儀器等核磁共振成像、生物磁儀器等（4）電子技術(shù)電子技術(shù)（5）重大科學(xué)工程重大科學(xué)工程加速器、受控?zé)岷搜b置等加速器、受控?zé)岷搜b置等（6）國防技術(shù)國防技術(shù)超導(dǎo)反潛、掃雷、電磁推進(jìn)、通訊及制導(dǎo)等超導(dǎo)反潛、掃雷、電磁推進(jìn)、通訊及制導(dǎo)等超導(dǎo)微波技術(shù)應(yīng)用、各類超導(dǎo)傳感技術(shù)、半導(dǎo)體超導(dǎo)微波技術(shù)應(yīng)用、各類超導(dǎo)傳感技術(shù)、半導(dǎo)體 超導(dǎo)體集成電路、超導(dǎo)計(jì)算元件等超導(dǎo)體集成電路、超導(dǎo)計(jì)算元件等（1）液氮高溫超導(dǎo)材料以其相對(duì)比較高的溫度要求，能夠更）液氮高溫超導(dǎo)材料以其相對(duì)比較高的溫度要求，能夠更容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)電力應(yīng)用來說，其推

25、動(dòng)較為明顯。高磁場(chǎng)情況容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)電力應(yīng)用來說，其推動(dòng)較為明顯。高磁場(chǎng)情況下超導(dǎo)材料對(duì)液氦環(huán)境依賴性還較強(qiáng)。下超導(dǎo)材料對(duì)液氦環(huán)境依賴性還較強(qiáng)。（2）目前脈沖制冷劑獲得了較大的突破，過去要求在）目前脈沖制冷劑獲得了較大的突破，過去要求在30K-50K的溫度，現(xiàn)在只要的溫度，現(xiàn)在只要42K左右，并且已可作為商品出售。左右，并且已可作為商品出售。（3）發(fā)電機(jī)的輸出容量與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電樞電流密度的乘積）發(fā)電機(jī)的輸出容量與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電樞電流密度的乘積成正比。用超導(dǎo)磁體代替電磁鐵，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流密度可成正比。用超導(dǎo)磁體代替電磁鐵，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流密度可分別提高許多倍。因此，電磁鐵將逐步被超導(dǎo)磁體取代。

26、分別提高許多倍。因此，電磁鐵將逐步被超導(dǎo)磁體取代。第一代超導(dǎo)線材第一代超導(dǎo)線材鉍氧化物線材鉍氧化物線材已達(dá)到商業(yè)化水平已達(dá)到商業(yè)化水平積極研究開發(fā)第二代超導(dǎo)線材積極研究開發(fā)第二代超導(dǎo)線材釔系列線材釔系列線材。其中，包含釔的。其中，包含釔的YBCO(釔鉍銅氧釔鉍銅氧)和包含釹的和包含釹的NBCO(釹鉍銅氧釹鉍銅氧)這兩種線材，由于有這兩種線材，由于有更好的磁場(chǎng)特性，將來有可能成為超導(dǎo)線材的主流。更好的磁場(chǎng)特性，將來有可能成為超導(dǎo)線材的主流。C60超導(dǎo)體超導(dǎo)體: 有較大的發(fā)展?jié)摿Γ子诩庸こ尚?，臨界電流、臨界磁場(chǎng)有較大的發(fā)展?jié)摿?，易于加工成型，臨界電流、臨界磁場(chǎng)和相干長度均較大。和相干長度均較大。

27、 C60被譽(yù)為被譽(yù)為21世紀(jì)新材料的世紀(jì)新材料的”明星明星”，這種材料已展現(xiàn)了機(jī)械、光、電、，這種材料已展現(xiàn)了機(jī)械、光、電、磁、化學(xué)等多方面的新奇特性和應(yīng)用前景。有人預(yù)言巨型磁、化學(xué)等多方面的新奇特性和應(yīng)用前景。有人預(yù)言巨型C240、C540合成如能實(shí)現(xiàn)，還可能成為室溫超導(dǎo)體。合成如能實(shí)現(xiàn)，還可能成為室溫超導(dǎo)體。（2） 交通在磁懸浮列車方面的應(yīng)用 1999年月，日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車時(shí)速已達(dá)552公里 西南交通大學(xué)研制成功的超導(dǎo)磁懸浮列車，最高設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)500公里 列車的最高時(shí)速為300公里，飛機(jī)的為1000公里。所以人們就想尋求一種時(shí)速介于兩者之間的交通工具。磁懸浮列車整好滿足了這個(gè)要求。

28、最高時(shí)速可達(dá)到500公里。 優(yōu)點(diǎn): 不接觸軌道，無摩擦，運(yùn)行安全，無噪聲，無任何有害氣體排放，造價(jià)也只有地鐵的三分之一。 在上海浦東已經(jīng)建成了我國第一條磁懸浮鐵路，全長30公里，僅需8分鐘。磁懸浮列車磁懸浮列車（3)超導(dǎo)技術(shù)在定向武器方面的應(yīng)用 在軍事上，定向武器在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中將起到舉足輕重的作用。美國和俄在軍事上，定向武器在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中將起到舉足輕重的作用。美國和俄羅斯已經(jīng)把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把能量匯羅斯已經(jīng)把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把能量匯聚成極細(xì)的能束，并沿著指定的方向以光速向外發(fā)射，從而摧毀目標(biāo)。聚成極細(xì)的能束，并沿著指定的方向以光速向外發(fā)射，從而摧毀目標(biāo)。 存在一個(gè)問題：如何在瞬間提供大量的能量呢？存在一個(gè)問題：如何在瞬間提供大量的能量呢？用超導(dǎo)材料制成的閉合線圈就是一種理想的儲(chǔ)能裝置。飛飛 機(jī)機(jī) 推推 進(jìn)進(jìn) 器器精確制導(dǎo)