超导材料培训课件

16四月2024超导材料培训课件超导现象有些物质在一定的临界温度下,转变为零的状态，同时具有完全抗磁性，这就是所谓的超导现象。实现超导的过程超导体处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，产生超强磁场。超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时，如铅在7.20K（-265.95摄氏度）以下，电阻就变成了零。这个从正常电阻变为零电阻的温度称为超导临界温度Tc

超导材料特性零电阻性

完全抗磁性返回完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象。这一现象是荷兰科学家迈斯纳发现的，因此又称为迈斯纳效应。他在实验中发现，放在磁场中的球形的锡在过渡到超导态的时候，锡球周围的磁场都突然发生了变化，磁力线似乎一下子被排斥到导体之外。进一步研究发现，原来超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，恰巧抵消了超导体内部的磁场。

迈斯纳效应（超导必备）当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流形成的磁场，在超导体内部，恰好和磁体的磁场大小相等，方向相反。这两个磁志抵消，使超导体内部的磁感应强度为零，B=0，即超导体排斥体内的磁场。

产生超导的原因在常温下金属导体中的原子因失去外层电子而成为正离子。正离子规则排列在晶格的结点上作微小的振动，摆脱了束缚的自由电子作定向运动就形成了电流。自由电子在运动中受到的阻碍称为电阻。当温度下降到超导临界温度以下时，自由电子将不再完全无序地“单独行动”，由于晶格的振动作用，每两个电子必须“手挽手”地结合成电子对（即“库伯电子对”）。超导体的临界条件超导转变温度临界磁场临界电流密度第二类超导体

超导氧化物（陶瓷）铋系氧化物超导材料(superconductingma-terialofBi-systemoxides)

将适量比例的铋、锶、钙和铜的氧化物混合，于氧气氛下高温烧结，所制得的高临界温度超导材料。在镧系、钇系含稀土元素的高Tc。氧化物超导材料相继发现后，人们期待着不含稀土元素的高Tc。超导材料的发现。在Tc高于液氮温度的钇系氧化物超导材料发现后一年，中国、美国、日本等国科学家近乎同时发现铋系氧化物超导材料。从此，无稀土元素的铋系高临界温度超导材料得到了科学界更大关注和深入研究。铋系氧化物超导材料为四方系晶体结构，其中有一层Cu一0面的是2201相，临界温度Tc约为20K；带有二层Cu-O面的为2212相，Tc约为80K；有三层Cu-0面的是2223相，Tc=110K。单胞C轴值随cu—O面的增加而增大。在Bi-Sr-Cu-Cu-0系中，用铅部分替代铋后，能有效地促进高Tc2223相的生长。制备

铋系高Tc氧化物超导材料与早一年制得的镧系和钇系氧化物高丁。超导材料(见铜系氧化物超导材料和钇系氧化物超导材料)一样，一般用固态反应法制得其块材。也可以用熔体淬火一退火法等许多方法制得块材。还可用晶体生长技术制备单晶或定向晶体(激光加热法等)。为了使其成材，用铋系氧化物超导粉末、烧结棒、熔体棒等装入银管中，通过压力加工及氧气氛热处理制得Bi(Pb)系/Ag复合单芯或多芯超导带材。此外，从超导微电子器件需要出发，用各种制膜技术(溅射、蒸镀、气相沉积等)制得不同基体上的铋系高丁。薄膜超导材料(见超导薄膜)。超导材料的发展高温超导材料进展

目前高温超导材料指的是：钇系（92K）、铋系（110K）、铊系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁（39K）。其中最有实用前途的是铋系、钇系（YBCO）和二硼化镁（MgB2）。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钦矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体，且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料，特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。超导体临界温度随年代的变化超导材料的应用与前景应用进展

超导电性的实际应用从根本上取决于超导材料的性能。与实用低温超导材料相比，高温超导材料的最大优势在于它应用于液氮温区。20世纪90年代，随着第一代Bi系高温超导材料的商业化，美国、日本、欧洲和中国等国和相关大公司都投入大量的人力和资金，开展高温超导电力应用研究，相继开展了超导电机、超导变压器、超导输电电缆和超导储能装置等的研究，并取