超導的發(fā)現(xiàn)及其應用

超導的發(fā)現(xiàn)及其應用超導發(fā)現(xiàn)的歷程1911年，荷蘭科學家昂內斯(Ones)用液氦冷卻汞，當溫度下降到4.2K時,水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導電性，此溫度稱為臨界溫度。根據(jù)臨界溫度的不同，超導材料可以被分為：高溫超導材料和低溫超導材料。但這里所說的「高溫」，其實仍然是遠低于冰點攝氏0℃的，對一般人來說算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn)，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應線將從超導體中排出，不能通過超導體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。經(jīng)過科學家們的努力，超導材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關是突破溫度障礙，即尋求高溫超導材料。超導發(fā)現(xiàn)的歷程1973年，發(fā)現(xiàn)超導合金――鈮鍺合金，其臨界超導溫度為23.2K，這一記錄保持了近13年。超導發(fā)現(xiàn)的歷程1986年，設在瑞士蘇黎世的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物（鑭鋇銅氧化物）具有35K的高溫超導性。此后，科學家們幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現(xiàn)。超導發(fā)現(xiàn)的歷程1986年，美國貝爾實驗室研究的超導材料，其臨界超導溫度達到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。超導發(fā)現(xiàn)的歷程1987年，美國華裔科學家朱經(jīng)武以及中國科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，液氮的“溫度壁壘”（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度提高了近100K。有關高溫超導來自德國、法國和俄羅斯的科學家利用中子散射技術，在高溫超導體的一個成員單銅氧層中觀察到了所謂的磁共振模式，進一步證實了這種模式在高溫超導體中存在的一般性。該發(fā)現(xiàn)有助于對銅氧化物超導體機制的研究。有關高溫超導高溫超導體具有更高的超導轉變溫度（通常高于氮氣液化的溫度），有利于超導現(xiàn)象在工業(yè)界的廣泛利用。高溫超導體的發(fā)現(xiàn)迄今已有16年，而對其不同于常規(guī)超導體的許多特點及其微觀機制的研究，卻仍處于相當“初級”的階段。這一點不僅反映在沒有一個單一的理論能夠完全描述和解釋高溫超導體的特性，更反映在缺乏統(tǒng)一的、在各個不同體系上普遍存在的“本征”實驗現(xiàn)象。20世紀80年代是超導電性的探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機超導體，1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物LaBaCuO4，其臨界溫度約為35K。由于陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質，因此這個發(fā)現(xiàn)的意義非常重大，繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。1987年在超導材料的探索中又有新的突破，美國休斯頓大學物理學家朱經(jīng)武小組與中國科學院物理研究所趙忠賢等人先后研制成臨界溫度約為90K的超導材料YBCO（釔鉍銅氧）。1988年初日本研制成臨界溫度達110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超導體。至此，人類終于實現(xiàn)了液氮溫區(qū)超導體的夢想，實現(xiàn)了科學史上的重大突破。這類超導體由于其臨界溫度在液氮溫度（77K）以上，因此被稱為高溫超導體。自從高溫超導材料發(fā)現(xiàn)以后，一陣超導熱席卷了全球?？茖W家還發(fā)現(xiàn)鉈系化合物超導材料的臨界溫度可達125K，汞系化合物超導材料的臨界溫度則高達135K。如果將汞置于高壓條件下，其臨界溫度將能達到難以置信的164K。1997年，研究人員發(fā)現(xiàn)，金銦合金在接近絕對零度時既是超導體同時也是磁體。1999年科學家發(fā)現(xiàn)釕銅化合物在45K時具有超導電性。由于該化合物獨特的晶體結構，它在計算機數(shù)據(jù)存儲中的應用潛力將是非常巨大的。為了證實（超導體）電阻為零，科學家將一個鉛制的圓環(huán)，放入溫度低于Tc=7.2K的空間，利用電磁感應使環(huán)內激發(fā)起感應電流。結果發(fā)現(xiàn)，環(huán)內電流能持續(xù)下去，從1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在兩年半的時間內的電流一直沒有衰減，這說明圓環(huán)內的電能沒有損失，當溫度升到高于Tc時，圓環(huán)由超導狀態(tài)變正常態(tài)，材料的電阻驟然增大，感應電流立刻消失，這就是著名的昂尼斯持久電流實驗。超導人們做過這樣一個實驗：在一個淺平的錫盤中，放入一個體積很小但磁性很強的永久磁體，然后把溫度降低，使錫盤出現(xiàn)超導性，這時可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，慢慢地飄起，懸空不動。邁斯納效應有著重要的意義，它可以用來判別物質是否具有超性。為了使超導材料有實用性，人們開始了探索高溫超導的歷程，從1911年至1986年，超導溫度由水銀的4.2K提高到23.22K（OK=-273°C）。86年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導溫度是30度，12月30日，又將這一紀錄刷新為40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日發(fā)現(xiàn)了98K超導體，很快又發(fā)現(xiàn)了14°C下存在超導跡象，高溫超導體取得了巨大突破，使超導技術走向大規(guī)模應用。某種超導材料的元素構成超導材料超導技術被用在電纜上超導技術被用在超導，其實離我們超導體1．超導現(xiàn)象和超導體：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到無法測量的程度，可以認為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物質稱為超導體．

2．轉變溫度TC

：材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度，叫做超導材料的轉變溫度．3.高溫超導4.超導體的兩個基本性質（1）、零電阻性遠距離輸電超導電磁鐵和超導電機計算機高溫超導變壓器（2）、抗磁性磁懸浮列