超導材料培訓課件(-39張)

1、超導材料熱二吳施熠徽超導材料熱二吳施熠徽超導材料培訓課件(-39張)超導現(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)，同時具有完全抗磁性，這就是所謂的超導現(xiàn)象。實現(xiàn)超導的過程超導現(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)，同時具超導體處于超導狀態(tài)的導體稱之為“超導體”。超導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。導體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導體時就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，產(chǎn)生超強磁場。 超導體處于超導狀態(tài)的導體稱超導材料處于超導態(tài)時電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導環(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、”已多次在實驗中觀察到。 超導現(xiàn)象是20世紀的重大發(fā)明之一?？茖W家發(fā)現(xiàn)某物質(zhì)在溫度很低時，如鉛在7.20K（-265.95攝氏度）以下，電阻就變成了零。這個從正常電阻變?yōu)榱汶娮璧臏囟确Q為超導臨界溫度Tc 超導材料處于超導態(tài)時電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁超導材料特性零電阻性 完全抗磁性超導材料特性零電阻性 完全抗磁性返回返回超導材料培訓課件(-39張)完全抗磁性是指磁場中的金屬處于超導狀態(tài)時，體內(nèi)的磁感應強度為零的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象是荷蘭科學家邁斯納發(fā)現(xiàn)的，因此又稱為邁斯納效應。他在實驗中發(fā)現(xiàn)，放在磁場中的球形的錫在過渡到超導態(tài)的時候，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、斥到導體之外。進一步研究發(fā)現(xiàn)，原來超導體表面能夠產(chǎn)生一個無損耗的抗磁超導電流，這一電流產(chǎn)生的磁場，恰巧抵消了超導體內(nèi)部的磁場。 完全抗磁性是指磁場中的金屬處于超導狀態(tài)時，體內(nèi)的磁感應強度為邁斯納效應 （超導必備）當一個磁體和一個處于超導態(tài)的超導體相互靠近時，磁體的磁場會使超導體表面中出現(xiàn)超導電流。此超導電流形成的磁場，在超導體內(nèi)部，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這兩個磁志抵消，使超導體內(nèi)部的磁感應強度為零，B=0，即超導體排斥體內(nèi)的磁場。 邁斯納效應 （超導必備）超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張) 產(chǎn)生超導的原因 在常溫下金屬導體中的原子

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)點上作微小的振動，擺脫了束縛的自由電子作定向運動就形成了電流。自由電子在運動中受到的阻礙稱為電阻。當溫度下降到超導臨界溫度以下時，自由電子將不再完全無序地“單獨行動”，由于晶格的振動作用，每兩個電子必須“手挽手”地結(jié)合成電子對（即“庫伯電子對”）。 產(chǎn)生超導的原因 在常溫下金屬導體超導體的臨界條件超導轉(zhuǎn)變溫度臨界磁場臨界電流密度超導體的臨界條件超導轉(zhuǎn)變溫度超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-39張)超導材料培訓課件(-3

5、9張)第二類超導體第二類超導體超導氧化物（陶瓷）鉍系氧化物超導材料(superconducting ma-terial of Bi-system oxides)將適量比例的鉍、鍶、鈣和銅的氧化物混合，于氧氣氛下高溫燒結(jié)，所制得的高臨界溫度超導材料。在鑭系、釔系含稀土元素的高Tc。氧化物超導材料相繼發(fā)現(xiàn)后，人們期待著不含稀土元素的高Tc。超導材料的發(fā)現(xiàn)。在Tc高于液氮溫度的釔系氧化物超導材料發(fā)現(xiàn)后一年，中國、美國、日本等國科學家近乎同時發(fā)現(xiàn)鉍系氧化物超導材料。從此，無稀土元素的鉍系高臨界溫度超導材料得到了科學界更大關(guān)注和深入研究。鉍系氧化物超導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，能有效地促進高Tc2223相的生長。制備 鉍系高Tc氧化物超導材料與 早一年制得的鑭系和釔系氧化物高丁。超導材料(見銅系氧化物超導材料和釔系氧化物超導材料)一樣，一般用固態(tài)反應法制得其塊材。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復合單芯或多芯超導帶材。此外，從超導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。薄膜超導材料(見超導薄膜)。超導氧化物（陶瓷）鉍系氧化物超導材料(superconduc超導材料的發(fā)展高溫超導材料進展 目前高溫超導材料指的是：釔系（92 K）、鉍系（110K）、鉈系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月發(fā)現(xiàn)的新型超導體二硼化鎂（39K）。其中最有實用前途的是鉍系、釔系 （YBCO）和二硼化鎂（MgB2）。氧化物高溫超導材料是以銅氧化物為組分的具有鈣欽礦層狀結(jié)構(gòu)的復雜物質(zhì)，在正常態(tài)它們都是不良導體。同低溫超導體相 比，高溫超

8、導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。高溫超導體屬于非理想的第II類超導體，且具有比低溫超導體更 高的臨界磁場和臨界電流，因此是更接近于實用的超導材料，特別是在低溫下的性能比傳統(tǒng)超導體高得多。 超導材料的發(fā)展高溫超導材料進展 目前高溫超導材料 超導體臨界溫度隨年代的變化 超導體臨界溫度隨年代的變化超導材料的應用與前景應用進展 超導電性的實際應用從根本上取決于超導材料的性能。與實用低溫超導材料相比，高溫超導材料的最大優(yōu)勢在于它應用于液氮溫區(qū)。20世紀90年代，隨著第一代 Bi系高溫超導材料的商業(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，開展高溫超導電力應用研究，相繼開展了超導電機、超導變壓 器、超導輸電電纜和超導儲能裝置等的研究，并取得了許多實質(zhì)性的進展。 超導材料的應用與前景應用進展 超導電性的實際應用超導材料的應用讓電流暢通無阻超導發(fā)電機電能的儲藏電磁炮散熱超導磁懸浮列