高温超导材料临界转变温度
现在高压下超导的最高温度
现在高压下超导的最高温度
高温超导体的定义是指相对于传统超导体，其超导转变温度（临界温度，Tc）较高的材料。
传统超导体通常需要极低的温度，接近绝对零度（0K或-273.15°C），而高温超导体的Tc通常高于液氮的沸点，即77K（-196.15°C），这样的温度使得其更容易实现实际应用。
当前最高温度的高温超导体之一是铁基超导体（iron-based superconductors）和H2S超导体（氢化硫超导体）。
以下是一些相关的超导体和其对应的最高临界温度：
1.铁基超导体：
•铁基超导体是一类以铁基化合物为基础的高温超导体。
一些铁基超导体的Tc超过液氮温度，达到甚至超过液氮沸
点。
•举例：LaFeAsO1-xFx系列，其中x的值不同，其Tc可在30K到56K之间变化。
2.H2S超导体：
•在高压下，氢化硫（H2S）被发现在相对较高的温度下表现出超导性。
该研究首次在2015年发表，当时研究小组
报道了Tc达到203K（-70°C），这是迄今为止报道的最高
Tc。
需要注意的是，高温超导体的研究仍然是一个活跃的领域，新的发现和突破可能已经发生。
为了获取当前最新的信息，建议查阅最新的科学文献和研究报道。
高温超导材料的应用与研究进展
高温超导材料的应用与研究进展目录一、引言二、高温超导材料的定义与特点三、高温超导材料的应用领域3.1 能源领域3.2 电子领域3.3 医疗领域3.4 航天航空领域四、高温超导材料的研究进展4.1 新型高温超导材料的发现4.2 实验方法与测试技术的改进4.3 理论模型的完善与计算模拟五、结论六、参考文献一、引言高温超导材料是一种具有特殊电学性质的物质，能在相对较高的温度下表现出超导特性。
自1986年La-Ba-Cu-O超导材料的发现以来，高温超导材料引起了科学界的广泛关注，并在各个领域的应用与研究中取得了显著进展。
本文将重点介绍高温超导材料的定义与特点，以及其在能源、电子、医疗和航天航空领域的应用，同时也对高温超导材料的研究进展进行概述。
二、高温超导材料的定义与特点高温超导材料是指能在相对较高温度下（超过液氮沸点77K）显示出零电阻特性的材料。
与传统低温超导材料相比，高温超导材料更容易制备和操作，也更适合于实际应用。
其特点主要表现在以下两个方面：1. 高临界温度：高温超导材料的超导转变温度通常在液氮温度以下，最高可达到约138K-165K之间。
相对于低温超导材料需要极低温度的要求，高温超导材料的临界温度大幅度提高，使得超导材料能在常见的液氮温度下运行，从而降低了制冷成本。
2. 复杂的晶体结构：高温超导材料一般由复杂的晶格结构构成，其中包含着各种结构单位，如Cu-O层、Bi-O层等。
这种复杂的晶体结构是高温超导特性的基础，也给高温超导材料的制备和研究带来了一定的挑战。
三、高温超导材料的应用领域3.1 能源领域能源是全球发展的基础和重要支撑，而高温超导材料在能源领域的应用有着巨大潜力。
例如，高温超导材料可以应用于电力输配系统中，通过提高电缆的导电率和传输效率，减少电能损失。
此外，高温超导材料还可以用于发电设备的制造，提高发电效率和稳定性。
3.2 电子领域在电子领域，高温超导材料有望应用于高速电子器件。
高温超导材料临界转变温度
实验 预习说明1．附录不必看，因为示波器改用Kenwood CB4125A 型，它的使用指南见实验室说明资料。
2．测量B-H 曲线，用示波器直接测出R 1上的电压值u 1（3.11.1）式和电容上电压值u C （）式。
3．由于R 1、R 2和C 值不确定，仍需要用教材方法标定B 0、H 0，但是（3.11.7）、（）式中L x 、L y 分别用标定时的电压u x 、u y 代替。
u x 、u y 为电压的峰峰值。
选做实验 高温超导材料临界转变温度的测定一．引言1911年荷兰物理学家卡默林翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。
这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。
二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。
二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。
1986年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于90K 的Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。
1988年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。
超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度T C 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此T C 的测量是超导研究工作者的必备手段。
二．实验目的 1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性； 2．了解低温技术在实验中的应用； 3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。
实验十一高温超导转变温度测量实验
实验十一 高温超导转变温度测量实验超导电性简称超导（superconductivity ），它是指某物质在温度低于某一定值时，出现电阻率为零的现象。
自20世纪20年代起，人们就开始对超导性的理论和应用做了大量的研究。
随着超导研究的进展，特别是20世纪80年代高温超导材料问世后，超导技术已开始广泛应用于科学研究和人类生活之中。
一．实验目的1．了解FD-TX-RT-II 高温超导转变温度测定仪的结构及使用方法；2．掌握液氮低温技术；3．利用FD--RT-II 高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBa2CuO7的超导临界温度。
二．实验原理1．超导现象在所用气体中，氮具有最低的液化温度。
1908年，卡末林·昂尼斯（H ·Kammerlingh Onnes ）首先成功地液化了氮，利用液氮又获得了4.25～1.15K 的极低温度。
在新到达的低温范围内，昂尼斯进行了金属电阻随温度变化的研究。
1911年，他发现当温度降低时，汞的电阻率先平缓地减少，当温度T <4.2K 时，汞的电阻率突然降为零。
随后他又发现，除铜、金、银与铁等室温下的良导体以外，还有其他许多金属有此现象。
1913年他将这种新的物态定名为超导态（Superconducting State ），而将电阻率突然为零的温度称为超导体转变温度（inversiontemperature ）或临界温度，用T c 表示。
在昂尼斯之后，人们又陆续发现了许多其他金属或合金在低温下也能转变为超导态，但它们的转变温度不同。
由于这些金属的超导现象是在低温下获得，故这种超导现象也称为低温超导。
处在超导态的物质具有如下重要性质：1） 直流零电阻效应如前所述，当某些金属、合金和化合物的温度下降到T <T c 时，它们的电阻率突然降为零，处于超导态。
在超导态下，物质的电阻真的完全消失了吗？最灵敏的试验是超导环中的持续电流试验：将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，由电磁感应原理知，这时在环中产生感应电流。
实验二 高温超导体的临界温度和临界电流的测量
实验二 高温超导体的临界温度和临界电流的测量在各种新材料特性研究中，其电特性的研究占有相当重要的地位，往往由此揭示新的物理规律和这些材料新的应用前景．追溯超导电现象的发现历史，就是在著名低温物理学家昂尼斯（K.Onnes ，1853-1926）的指导下，实现的氦的液化，达到4.2K 这个当时所能达到的最低温度后，探索在所达到的新的低温区内各种金属电阻变化规律，当选用纯汞作实验时，发现随着温度的下降，汞的电阻先是平缓地减小，而在 4.2K 附近，电阻在很窄的温区内，突然降为零．如图C.2.1所示．他把这种显示零电阻特性的物质状态定为“超导态”，该现象称为“超导电性”．又如现在广泛应用的半导体，其基本特性的揭示是和电阻-温度关系的研究分不开的．而在低温测量中广泛应用的电阻温度计，完全是建立在对各种类型材料的电阻-温度关系研究的基础上的．实验目的１.掌握超导材料临界温度和临界电流测试原理和方法． 2.测量反映高温超导体基本特性．3.利用电磁测量的基本手段来研究高温超导体．仪器和用具低温装置（包括真空玻璃杜瓦和测试探头），数字电压表2台（分别为215214和位的数字电压表），铂电阻温度计或铜-康铜温差电偶，恒流源（100mA ，100Ω），直流稳压电源与标准电阻（10Ω、1Ω），高温超导样品，铟丝，银引线（或细漆包线），液氮，直流放大器．实验原理１.超导体的基本特性——零电阻现象和迈斯纳效应超导材料有两个不同于其他材料的最基本特性，即零电阻现象和完全抗磁性（也称迈斯纳效应）．零电阻现象是指具有超导电性的材料，当温度下降时，其电阻随温度下降发生缓K /图C.2.1汞的电阻与温度关系0=R C起始R R 9.05.0R 1.0R 图C.2.2转变宽度T ∆慢的变化（一种是金属性的材料，其电阻缓慢下降；一种是显示半导体性，其电阻缓慢升高），而当到达某一温度时，其电阻在很窄的温区内，从n R 急剧地变为零，超导体呈现零电阻现象．为描述电阻陡降的突变过程，可以定义如下几个特征温度：起始转变温度起始T 是指电阻随温度的变化偏离线性的温度；临界温度C T 是指电阻值下降到2/n R 时所对应的温度，零电阻温度0=R T 为电阻刚降至零时对应的温度，而把电阻变化1/10到9/10所对应的温度间隔定义为转变宽度T ∆，如图C.2.2所示．超导体的另一个重要电磁特性是完全抗磁性，即所谓迈斯纳效应．不论超导体是先降温到超导态再加磁场，还是先加磁场后降温，只要温度低于零电阻温度，置于磁场下超导体内的磁感应强度B 都恒等于零，磁场被排斥到超导体外面，该现象称为迈斯纳效应．该效应是超导体区别于理想导体的独有特性．由于磁感应强度B 和磁场强度H 有如下关系：H M x H B m r ⋅+==)1(0μμ （C.2.1）式中0μ为真空磁导率，r μ为介质的相对磁导率，m x 为磁化率．当发生正常态到超导态的转变时，r μ由1变到零，或者说磁化率由近于零变到-1，从而使超导体内部B=0．如果把超导体材料作成线圈的芯子，则线圈自感L 和介质的磁导率的关系如下：V n L r 20μμ= （C.2.2）式中n 为线圈单位长度的匝数，V 为线圈的体积，可见当发生超导转变时，磁导率r μ发生变化，线圈的电感量也变化．利用超导转变时，线圈电感量变化来测量临界温度的方法，称为电感法．１.临界电流当通过超导线的电流超过一定的数值后，超导态便被破坏，转变为正常态，该电流I c 称为超导体的临界电流．当电流超过一定值后，所以能引起超导态到正常态的转化，其根本原因是由于电流所产生的磁场（自场）超过临界磁场引起的．各超导体临界电流的大小，除和超导材料组成和结构有关外，对同一种超导材料而言，与其截面积的大小和形状有关．２.测量方法及参考方案电阻法测临界电流最常用的方法是四引线法．四引线法示意图如图C.2.3所示，其中两图C.2.3四引线法端的电流引线与恒流源相连，用以检测超导样品的电压．当产生超导转变时，其电压降为零．采用四引线法的优点在于能够避免引线及接点电阻所引入的测量误差．由于数字电压表的输入阻抗很高，所以引线的接点的接触电阻均可忽略．用四引线法测超导转变温度的原理简图如图C.2.4所示．图中温度测量是用铜-康铜温差电偶，也可采用铂电阻温度计，铂电阻温度计电阻的对应关系见文献]3[所附分度值表．如用铜-康铜温差电偶，则必须利用铂电阻温度计在所使用的温区（即77K~室温）对铜-康铜温差电偶进行定标．通过样品的电流在毫安量级．实验中采用的低温装置是一种简易的真空玻璃杜瓦瓶，内盛液氮，低温可到达液氮温度．超导样品和测量用铂电阻温度计或铜-康铜温差电偶安装在测试探头上，如图 C.2.5所示．当把测试探头浸入液氮并达到热平衡时，恒温紫铜块、超导样品和温度计均达到液氮温度．提升探头至液氮以上，恒温紫铜块和超导样品同步逐渐升温，可测出超导样品输出电压随温度的变化曲线．本实验所用的高温超导样品是采用烧结工艺制备的多晶超导块材料，其结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ，式中δ为与超导样品氧含量有关的系数，样品的转变温度约为92K 左右，由于该样品无法用焊接法直接引出引线，四引线发的四根引线是用铟丝将细银丝粘压在高温超导样品表面，然后再焊在接线片上．所有引线均由德银管引出与德银管上端的接线插座相连，并由接头接到测量电路．临界电流的测量线路也可用图C.2.4说明，即只要把图C.2.4中的恒流源改用输出电压可调的稳压电源，毫安表改用额定电流为数安培的取样电阻就可以了．改变稳压电源的输出电压，即可改变电流，直到样品发生超导态到正常态的转变．本实验只要求测出液氮温区的临界电流．电路、仪器的配置和参数的选择由同学自己考虑选取．图C.2.4四引线法测量C T 装置的示意图若采用磁测量法测转变温度，可参阅本实验后所附参考文献，自己组装测量和调试测量装置．在科研工作中，由于研究工作的需要，往往要根据或参考别人的文献，并根据自己所需解决的问题和仪器设备条件，加以适当的改进，实现测量，这也是科研能力的训练．在以上测试中由于要用到低温容器与液氮，使用中必须注意遵守下列安全规则：１.所有盛放在低温液氮的容器都必须留有供蒸发气体逸出的孔道，以免容器内压力过大引起事故．２.液氮灌入玻璃杜瓦时，应缓慢灌入，避免骤冷引起杜瓦的破裂．灌注液氮采用专用液氮灌注器．３.实验中注意不要让液氮触及裸露的皮肤特别是眼睛，以免造成严重的冻伤． ４.使用液氮时，室内应保持空气通畅，防止液氮的大量蒸发造成室内缺氧．因为氧含量低于14%~15%，会引起人的昏厥．实验内容1.高温超导样品的准备本实验提供的高温超导样品，是用一般陶瓷烧结工艺制备的，先按照1：2：3的理想配比，将氧化钇、氧化铜和碳酸钡的分析纯粉末混合，然后经过研磨、预烧、压片和烧结等工艺制成直径为12mm 、厚度为1mm 的超导圆片，结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ．经切割后成为2mm ×1mm 截面的条形试样．粘压引线的方法如下：把从铟丝上切割下的铟粒新鲜面用削尖的竹简压贴在试样的表面，银引线的一端置于压贴好的新鲜铟面上，上端再用新鲜的铟粒面压贴固定，这样可形成良好的欧姆接触．可用万用表检查接点是否良好．2.用四引线法测量高温超导样品的临界温度，求出几个特征温度．根据提供的测试仪器和设备，决定测量方案和测试线路，选择测量参数和操作步骤，完成测量．3.测量所提供样品的临界电流，计算临界电流密度．4.参阅参考文献，用磁测量法测量临界温度，同学也可根据迈斯纳效应的特点，设计其图C.2.5低温装置图1.真空玻璃杜瓦；2.德银管；3.外套筒；4.超导样品；5.恒温紫铜块；6.液氮；7.铂电阻温度计；8.接线片.他观察研究迈斯纳效应的实验方法．参考文献[1]章立源等．超导物理．北京：电子工业出版社，1987.8[2]贾起民，郑永令．电磁学下册．上海：复旦大学出版社，1987.182——190[3]戴乐山．温度计量．北京：中国计量出版社，1987.182——190[4]吕斯骅，朱印康．近代物理实验技术．北京：高等教育出版社，1991.240[5]俞永勤等．频率法在高温超导体中的应用．低温与超导，1989，17（4）：39——42。
超导体的温度
超导体的温度【原创实用版】目录一、什么是超导体二、超导体的分类三、超导体的应用四、超导转变温度的估算五、高温超导的概念与实际情况六、铁基超导体的突破正文一、什么是超导体超导体是一种特殊的材料，当它的温度降到某一数值时，会出现电阻突然变为零的现象。
这种现象叫做超导现象，这种物质叫做超导体，这个温度就是临界温度。
二、超导体的分类超导体可以根据临界温度的不同，分为低温超导体和高温超导体。
低温超导体的临界温度通常在 77K（-196℃）以下，而高温超导体的临界温度则在液氮的温度（77K）以上，通常高于 100K（-173℃）。
三、超导体的应用超导体的主要应用是制造超导电线。
由于超导体在超导状态下电阻为零，因此可以用来传输电能，减少能量损耗。
然而，由于临界温度较低，目前还没有广泛应用于实际生活中。
四、超导转变温度的估算超导转变温度的估算可以通过模拟计算得到的能带图来进行。
从能带图中可以找到三个能级数据，两两求差，绝对值最小值决定超导转变温度。
五、高温超导的概念与实际情况高温超导是指在液氮温度（77K）以上出现的超导现象。
虽然这个温度相对于室温仍然很低，但相比于低温超导体，高温超导的临界温度已经算是相当高了。
1987 年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到 90K 以上，突破了液氮的温度壁垒。
六、铁基超导体的突破铁基超导体是一类在室温下具有较高临界温度的超导体。
2008 年，日本科学家细野秀雄在 26K 的临界温度下发现一种铁基超导体。
随后，我国科学家陈仙辉课题组发现常压下铁基超导体的超导转变温度高达43K，突破了常规超导体 40K 的麦克米兰极限，并证明了铁基超导体是继铜氧化物高温超导体之后的第二个非常规高温超导体家族。
高温超导实验报告
高温超导实验报告【摘要】采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。
进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。
观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。
【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年迈斯纳发现超导体内部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。
1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。
电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。
电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。
这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。
T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。
虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准等。
二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体内磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。
这个效应被称为MEISSNER效应。
2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的内部磁场。
高温超导转变温度测量
高温超导转变温度测量填空题1.超导材料: 将在一定的低温条件下呈现出零电阻和完全抗磁性的材料称为超导材料;2.超导材料的转变温度: 电阻率降为起始转变电阻率的一半时所处的温度;3.特殊温度的一些概念：每种超导电材料都有其独特的结构,从而具有相应的特征温度;高于此特征温度,材料处于正常态,具有金属性的电阻率;低于这个特征温度,电阻率为零,材料进入超导状态;通常称这个特征温度为超导体的转变温度transition temperature 或临界临界温度Critical temperature,用 Tc 表示;当ρ刚好完全到零时对应的温度,称为完全转变温度又称零电阻温度;由于材料的化学成份不纯和晶体结构不完整等因素的影响,超导体的正常态——超导态转变是在一定的温度间隔中发生的;当我们测量电阻率温度的变化关系时;我们通常将降温过程中ρ-T 曲线开始偏离直线处对应的温度称为起始转变温度Onsetpoint,该处的电阻率以ρ0n 表示;将ρon 的 90% 到 10% 所对应的温度间隔称为转变宽度,以△T c 表示;对于纯元素超导体,△T c ≈ 10-3 K ,对于氧化物高温超导体△T ≈ 几 K ;从使用的角度看,T c 越高越好,△T c 越小越好;图形如下：简答题1、为什么要用铂电阻因为金属铂具有良好的化学稳定性,体积小而且易于安装和检测,同时铂电阻的测量范围大,在本实验中能测量出所需温度;2、为什么采用四引线法可避免引线电阻和接触电阻的影响,直接用欧姆表测不行：四引线法即每个电阻原件都采用四根引线,其中两根为电流引线,两根为电压引线；若直接用欧姆表测量导体电阻,由于表内自带电源产生电流较大,相应电流也较大,且由于接触电阻的存在,从而使得分压情况较为严重,测出的R 值不够精确,同时,测量引线通常又长又细,以及接触电阻的存在,其阻值有可能远远大于待测样品的电阻,这样就无法测量待测样品阻值；而四引线法,恒流源通过两根电流引线将待测电流提供给待测样品,而电压表则是通过两根电压引线测量样品上的电压;由于两根电压引线与样品的节点处在两根电流引线的节点之间,因此排除了电流引线与样品之间的接触电阻对测量的影响；又由于电压表的阻值很高,电压引线的引线电阻以及它们与样品之间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计;因此,四引线法减小甚至排除了引线电阻和接触电阻对测量的影响;四引线法比一般的伏安法测电阻更为精确,更适合于测量阻值较小的电阻,故本实验采用四引线法测量样品电阻;ρ T90%50%10%变温度 T C ∆T C完全转 变温度四引线法原理图3、超导电性有应用高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类：大电流应用强电应用、电子学应用弱电应用和抗磁性应用;大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等; 4、为什么样品电流要尽量小能不能用增大测量电流的方法来提高测量精确度最小多少是由什么决定的因为样品的电流大的话电阻会发热,而我们做的是高温超导实验,电阻发热会给实验造成较大的误差;其次如果样品电流大的话,电压表的分流会变大,电压表接点的电阻造成的误差就会变大;5、分析引起本实验测量误差的主要因素：①虽然样品与温度计的紧密连接使得两者的温度在很短的时间内达到一致,但是还是存在着传热过程,使得温度的测量不怎么精确;②器端引线法引入的引线电阻,这些电阻会给实验造成误差;③电阻温度计温度所测得的温度并不能完全代表样品的温度,因为能量的交换是需要一定时间的,因此当样品出现超导现象时,其温度应该比电阻温度计温度所测得的温度偏高;6、本实验是如何测量超导材料所处温度的：①样品架的温度由铂电阻温度计测定,而铂电阻温度计的电阻R则随温度变化而发生变化；②温度计电流为固定值,可以通过FD-TX-RT-Ⅱ高温超导转变温度测定仪测量得到,温度计电压则随温度变化而变化可由欧姆定律U T=IR求得,但为方便记录和观察,在测量仪中显示的为放大40倍的效果,即U=40U T；③铂电阻温度在室温到液氮温度范围内,满足RT=aT+b的线性关系;7、注意事项不一定会考,但还是看一下好1、使用液氮一定要注意安全1不要让液氮溅到人体、仪器或引线上；2液氮汽化时体积将急剧膨胀,切勿将容器出气口封死；3液氮是窒息性气体,应保持实验室有良好的通风;2、样品的焊接与保存1焊接样品时,宜用小烙铁头,不应焊动压铟点处的镀银丝,并使锡焊接点保持亮泽去除助焊剂；2钇钡铜氧YBa2Cu3O7材料易吸收空气中的水汽使超导性能变坏,应存放在有硅胶干燥剂的密封容器中;3、探棒不得剧烈震动和撞击,以免震断连接样品的涂银丝而损坏仪器;拿离和放回试验台时,一定要轻拿轻放；浸入和提离低温杜瓦时,一定要将探棒竖直对准杜瓦瓶口的中心轴线缓慢操作,避免跟瓶口和其他物体碰撞;。
高温超导温度范围
高温超导温度范围【最新版6篇】篇1 目录一、引言二、高温超导的定义和特点三、高温超导材料的分类四、高温超导的应用领域五、我国在高温超导领域的研究和发展六、结语篇1正文一、引言高温超导，是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料，具有电阻为零和磁通排斥的特性。
自 20 世纪 80 年代以来，高温超导材料的研究逐渐成为物理学和材料学的热点领域。
本文将介绍高温超导温度范围、材料分类、应用领域以及我国在该领域的研究和发展。
二、高温超导的定义和特点高温超导是指在液氮温度（77 K）以上表现出超导特性的材料。
与低温超导材料相比，高温超导材料具有以下特点：1.临界温度高：高温超导材料的临界温度通常在液氮温度以上，最高可达 100 K 以上。
2.应用范围广：由于高温超导材料在较高温度下具有超导特性，因此可用于制造电子器件、高能物理实验、磁浮列车、核聚变等领域。
3.容易制备：高温超导材料通常采用氧化物和金属复合材料等结构，制备工艺相对简单。
三、高温超导材料的分类根据材料的组成和结构，高温超导材料可分为以下几类：1.铜氧化物超导体：包括 YBa2Cu3O7（YBCO）和 Ba2CuO4 等，具有较高的临界温度和较好的应用前景。
2.铁基超导体：包括 LaFeAsO1-xFx 等，具有较高的临界温度和较大的应用潜力。
3.锰氧化物超导体：包括 LaMnO3 等，具有较高的临界温度和较好的应用前景。
四、高温超导的应用领域高温超导材料在许多领域具有广泛的应用前景，主要包括：1.超导磁体：用于高能物理实验、核磁共振成像、磁浮列车等。
2.超导电缆：用于输电和分布式能源系统，可降低能源损耗。
3.超导电子器件：用于高性能计算机、通信设备等。
4.核聚变：用于实现受控核聚变等。
五、我国在高温超导领域的研究和发展我国在高温超导领域的研究和发展取得了显著成果。
在材料研究方面，我国科学家成功合成了一系列高温超导材料，并研究了其性能。
在应用方面，我国已经开展了高温超导磁体、电缆等应用研究，并积极推进产业化进程。
高温超导转变温度的测定
1986年期间由于在陶瓷材料镧钡铜氧（La-Ba-Cu-O）中发现了超导现 象，而且其临界温度为35K，使人们对超导现象有了新的认识。紧接 着中、日、美的一些科学家又发现了一系列临界温度更高的超导体， 据报道汞系如汞钡钙铜氧（Hg-Ba-Ca-Cu-O）临界温度已高达133K。 人们把那些临界温度高于液氮温度的超导材料称做高温超导体。现在 已发现的高温超导材料有上百种，可是高温超导的性质还无法用BCS 理论解释。其理论还远落后于实验。
3．超导体的临界参数:
临界温度TC:超导体必须冷却至某一临界温度以下才能保持其超导性。
临界电流密度JC:通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度
才能保持超导体的超导性。
临界磁场HC:施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导
体的超导性。
※超导体的三个临界参数 它们与物质内部的微观结构 有关，这三个条件任何一个 被破坏，物质将失去超导状 态。
4.超导材料的电阻测量方法：目前采用的高温超导材料大
多是质地松脆的陶瓷材料,测量电极与被测材料很难作到非常良好的接触 ，为了消除接触电阻对测量的影响，常常采用四端子测量法，如右图.
由于是低温物理实验,其装置的原则 之一是必须尽可能减小室温漏热。
测量引线通常是又长又细，其电阻值要 有可能远远超过待测样品（如超导样品） 的阻值。
零电阻效应是对直流而言， 如果是交流电，则存在着交流损 耗而产生交流电阻。
2．完全抗磁性(称迈斯纳效应):是指当物质由正常态进入到
超导态后其体内的磁通量被完全排出体外即体内磁感应强度总是为零的 一种状态。这种状态的产生不管是先加磁场再降温还是先降温再加磁场.
零电阻效应与完全抗磁性这两个基本特性即相互独立又相互联系，单 纯的零电阻效应不能保证完全抗磁性的存在，可是它又是完全抗磁性存 在的必要条件。
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定摘要
本实验旨在测量高温超导材料的临界转变温度，该材料属于第二类，采用微重量的上升温度法。
通过对磁性特征的测量，发现材料的临界温度为145K。
同时，实验表明，随着温度的升高，磁滞现象会逐渐消失，从而使材料达到超导态。
关键词：高温超导材料；临界转变温度；上升法；磁滞
1前言
高温超导材料的发现无疑是近代物理学史上一个重大突破。
它具有高抗拉强度、绝热性能高等特点，可能在大范围内应用。
因此，测量高温超导材料的临界转变温度十分重要。
2实验设备
实验设备包括：
（1）微重量上升温度仪
该仪器使用MTS装置，采用超密封技术，具有结构紧凑、操作简便、实时监控能力强等优点，用于测量微重量的上升温度。
（2）温度控制装置
该设备具有高精度、回差窄、可靠性高等优点，用于控制实验室的温度，以确保实验结果的准确性。
（3）样品温度传感器
使用温度传感器可以准确测量样品的温度变化，以确保实验结果的准确性。
（4）超导材料
采用超导材料，使该材料的磁性特征发生变化，从而测量出临界转变温度。
（5）磁性测量仪
通过磁性测量仪可以检测材料的磁性特征。
高温超导材料及其物理特性解释
高温超导材料及其物理特性解释超导材料是指在低温条件下，电流可以在没有电阻的情况下流动的特殊材料。
然而，传统的超导材料需要极低的温度（接近绝对零度）才能发挥超导性能。
近年来，科学家们发现了一类被称为高温超导材料的物质，它们在相对较高的温度下即可表现出超导性能。
这一发现引起了广泛的兴趣，并为实现更为便捷、可靠的超导技术提供了新的可能性。
高温超导材料最早于1986年由Bednorz和Müller发现，其中最著名的是铜氧化物超导体。
与传统超导材料相比，高温超导材料具有较高的临界温度，即超导转变发生的温度。
传统的超导材料临界温度通常在几摄氏度以下，而高温超导材料的临界温度可以达到数十摄氏度甚至更高。
这使得高温超导材料更容易操作与应用。
高温超导材料的物理特性主要包括零电阻和迈斯纳效应。
首先，零电阻是指在超导态下，电流可在材料中无损耗地流动。
在超导态下，材料的电阻减为零，这意味着电流可以无阻碍地在材料内部传导。
与常规导体相比，超导材料无需消耗能量来克服电阻而导致能量损失。
这使得超导材料具有极低的能耗和高效率的电输运能力。
因此，高温超导材料在电力传输和超导电子器件中具有巨大的应用潜力。
其次，高温超导材料还表现出迈斯纳效应。
迈斯纳效应是指超导材料在磁场中表现出的磁滞现象。
当外加磁场大于一定临界值时，高温超导材料会形成磁通线束，局部区域不再超导。
当磁场增加到一定程度时，这些磁通线束会突然发生移动，从而导致材料的电阻上升。
一旦磁通线束移动完成，材料又会恢复到超导态。
这种磁通线束的存在使得高温超导材料在外加磁场下表现出了多种丰富的物理现象，如磁滞、磁通线束运动和磁通量量子化等。
高温超导材料的物理机制并不完全清楚，但目前有两种主要的理论模型来解释这一现象。
一种理论是BCS理论的推广，该理论解释了传统超导材料的行为。
传统超导体的超导性源于电子通过库仑吸引力相互作用形成库仑对，在加速电子之间交换晶格振动子（即声子）的过程中导致电子的配对。
高温超导材料临界转变温度的测定
高温超导材料临界转变温度的测定1911 年荷兰物理学家卡默林⋅翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。
这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。
二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。
二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。
1986 年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于 90K 的Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。
1988 年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。
超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度Tc 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此Tc 的测量是超导研究工作者的必备手段。
一、实验目的1．通过对氧化物超导材料的临界温度Tc 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用 3. 了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法；4．了解一种确定液氮液面位置的方法。
二、实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象我们知道，金属的电阻是由晶格上原子的热振动（声子）以及杂质原子对电子的散射造成的。
在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图3-6-1所示，其电阻率ρ与温度T 的关系可表示为：50AT ρρ=+ (3.6.1)式中ρ0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在ρ0。
高温超导实验报告
高温超导学号：姓名:实验口期：指导教师：【摘要】本实验主要研究了高温超导体的零电阻现彖及边斯纳效应。
测最了高温超导体的超导转变曲线，得到其起始转变温度“get为99.82K,临界温度花为92.99K,零电阻温度“0为91.76K,转变宽度A%为3.78K。
对比了钳金属电阻与硅二极管电阻与温度的关系并测最了温差电偶电动势与温度的关系。
通过研究超导体在场冷和零场冷的情况卜的磁悬浮力情况，对第II类超导体特性进行进一步分析和理解。
关键词：高温超导体零点阻现象边斯纳效应磁通俘获磁悬浮一、引言：1911年荷兰物理学家卡墨林•翁纳斯发现了低温超导体，自此以后科学家对超导电性理论和超导技术以及超导材料进行了人量的研究。
超导科技发展人体分为三个阶段。
第一阶段（1911年一一1957年）是人类对超导电性的基本探索和认识阶段，BSC 超导微观理论问世。
第二阶段（1958年一一1985年）属于开展超导技术应用的准备阶段。
第三阶段（1986年一）是超导技术开发阶段，自1986年发现超导转变温度高于30K的超导材料后开始。
1986年6月，贝德诺和缪勒发现金属氧化物Ba-La-Cu-0材料具仃超导电性，其超导转变温度为35K,在13K达到零电阻。
随后世界各地的科学家们相继取得了突破性的进展。
超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
超导电性的应用十分广泛。
本实验通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性；了解超导磁悬浮的原理；了解金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应；掌握低温物理实验的基本方法：低温的获得控制和测量。
二、实验原理：同时具有完全导电性和完全抗磁性的物质称为超导体，完全导电性和完全抗磁性是超导电性的两个最基本性质。
1. 零电阻现象：把某种金属或合金冷却到某一特定温度％以卜，其直流电阻突然降到零的现象。
其中，化叫做超导体的临界温度，是由物质本身的内部性质确定的、局域的内秉参量。
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定实验报告摘要：本实验旨在测定高温超导材料的临界转变温度，并通过实验数据验证超导材料的超导性质。
通过使用电阻测量法和温度控制仪器，我们成功测定了超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。
实验结果表明，我们所使用的高温超导材料在临界转变温度以下表现出了良好的超导性能。
引言：超导材料是一种在低温下具有零电阻和完全磁场排斥的性质的材料。
高温超导材料是相对于低温超导材料而言，其临界转变温度较高，可以在较高温度下展现出超导性能。
测定高温超导材料的临界转变温度对于研究和应用该材料具有重要意义。
实验设备和材料：1.高温超导材料样品2.电阻测量仪3.温度控制仪器4.电源5.电阻计6.连接线7.温度计实验步骤：1.将高温超导材料样品连接到电阻测量仪上。
2.设置温度控制仪器的温度范围，并将样品放入温度控制仪器中。
3.打开电源，开启电阻测量仪和温度控制仪器。
4.设置电阻测量仪的测量范围，并记录下初始温度和电阻值。
5.通过温度控制仪器逐渐升高温度，每隔一段时间记录一次温度和电阻值。
6.当电阻值降至接近零时，停止升温，并记录下此时的温度作为临界转变温度。
实验结果：通过实验测量，我们得到了高温超导材料的临界转变温度为XXX摄氏度。
在该温度以下，材料的电阻值逐渐降低，直至接近零。
这表明高温超导材料在临界转变温度以下具有零电阻特性。
讨论：本实验通过电阻测量法测定了高温超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。
实验结果与理论预期相符，验证了高温超导材料的超导性质。
结论：本实验成功测定了高温超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。
实验结果表明，所使用的高温超导材料在临界转变温度以下表现出了良好的超导性能。
这对于研究和应用高温超导材料具有重要意义。
[1]XXX,XXXX.高温超导材料的临界转变温度测定方法[J].物理实验，XXXX，XX(XX):XX-XX.[2]XXX,XXXX.高温超导材料的特性与应用研究[J].物理学报，XXXX，XX(XX):XX-XX.。
高温超导转变温度的测定
实验报告学院：专业：班级：姓名：学号：完成时间：高温超导转变温度的测定【实验目的】1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用；3.学习使用FD-RT-II 型高温超导转变温度测量仪；【实验原理】超导现象及临界参数1）零电阻现象图1 一般金属的电阻率温度关系在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图1所示，其电阻率 ρ 与温度T 的关系可表示为： 50AT +=ρρ （1） 式中ρ0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在ρ0。
零电阻现象，如图2所示。
需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。
2）完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
注意：完全抗磁性不是说磁化强度M 和外磁场B 等于零，而仅仅是表示M = -B / 4π。
超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。
完全抗磁性不能由零电阻特性派生出来，但是零电阻特性却是迈斯纳效应的必要条件。
超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的，从超导态到正常态的转变是可逆的。
3）临界磁场图2 汞的零电阻现象图3 正常－超导转变T ρ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 电 阻 ︵ Ω T (K) ρT 转 T C ∆T C 完全转把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。
当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。
致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为H C 。
高温超导材料
一、 高温超 导材料的发
展历史
高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接 近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用， 主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡 铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜 氧主要用于线材的制造。
线材、带材
超导材料在强电上的应用，要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和 一种普通金属的复合多丝线材或带材。但陶瓷高温超导体本身是很脆的，因 此不能被拉制成细的线材。在众多的超导陶瓷线材的制备方法中，铋系陶瓷 粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。而压制出铋系带 材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。
厚膜
高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、 微波谐振器、天线等。它与薄膜的区 别不仅仅是膜的厚度，还有沉积方式 上的不同。其主要不同点在以下三个 方面：(1)通常，薄膜的沉积需要使用 单晶衬底；(2)沉积出的薄膜相对于衬 底的晶向而言具有一定的取向度；(3) 一般薄膜的制造需要使用真空技术。 获得厚膜的方法有很多：如热解喷涂 和电泳沉积等，而最常用的技术是丝 网印刷和刮浆法，这两种方法在电子 工业中得到了广泛的应用。
能源、保护环境等方面有着重要的现实意义。
运输
磁悬浮列车 随着国民经济的发展， 社会对交通运输的要求越来越高，高 速列车应运而生。与现有的铁路、公 路、水路和航空四种传统运输方式相 比，超导磁悬浮列车具有高速、安全、 噪音低和占地小等优点，是未来理想 的交通工具。
高温超导材料
简介
超导技术是21世纪具有巨大发展潜力和重大战略意义的技术，超导材料具有高载流能力 和低能耗特性，可广泛应用于能源、国防、交通、医疗等领域。由于高温超导体较高的临 界温度，且用于其冷却的液氨价格便宜，操作方便，是具有实用意义的新能源材料。自从 上世纪八十年代发现氧化物超导体以来，全球掀起了研究高温超导电性的热潮。此后，人 们又发现了超导转变温度越来越高的各种系列的高温超导材料，目前汞系超导体的转变温 度已高达 130多K。在基础研究的同时，世界各国在超导材料的产业化研究方面，也投入了 大量的人力物力
超导材料的研究进展及应用
超导材料的研究进展及应用导电材料由于电阻的存在，在输电过程中会不断消耗电能，尤其是远距离电能传输，造成极大的能源浪费，这个问题一直困扰着各国学者。
找到一种材料电阻很小甚至没有电阻代替现有的导电材料以减少输电损耗一直是各国科学家们梦寐以求的愿望。
通常来说，导体的电阻随温度的降低而降低，所以人们致力于寻找一个低温环境，获得小电阻的导体。
1908年莱顿实验室成功制得液氦，获得4.25K的低温，这一技术促进了超导技术的发展。
在此之后的3年，荷兰物理学家昂纳斯发现当温度降到4.2K时，汞的电阻突然消失，这就意味着电流流经导体时没有热损耗，这一发现震动全世界，掀起了超导研究的一股热潮，昂纳斯也因此获得1913年诺贝尔奖，并将在一定温度条件下电阻突然消失的现象称之为“超导”，处于超导状态的导体称之为“超导体”，具有这一性质的材料称为超导材料。
一、超导材料的发展自昂纳斯发现汞的超导特性之后，越来越多的超导材料进入人们视野，人们发现元素周期表中的很多材料都具有超导性，很长一段时间内科学家们把元素、合金、过渡金属碳化物以及氮化物作为超导材料的研究对象，直到1985年金属间化合物铌锡（Nb3Sn）的出现，虽然其临界转变温度仅23.2K，却拓宽了超导材料的研究思路。
用液氦做致冷剂实现低温，由于氦原子间的相互作用力和原子质量都很小，很难液化，再加上氦资源缺乏等因素导致液氦价格昂贵，但如果没有液氦，低温超导材料的研究就会受到严重的阻碍，进而影响到研究工作的开展，最终导致超导材料在应用上受限。
因此，寻求新的超导材料以获得较高的超导转变温度，改变只能采用液氦做制冷剂的局面是各国科学工作者们重点关注的方向。
这一设想在1986年得以实现，超导材料的研究取得了突破性进展。
1986-1987年先后发现了超导临界转变温度（Tc）值为35K的钡镧铜氧化物、90K的钇-钡-铜-氧（YBaCuO）超导材料、125K的铊系高温超导体，打破了之前只有在液氦温区工作的禁区。
高温超导实验报告
低温温度计的标定与高温超导体温度特性的测量摘要本实验对高温超导体的超导转变曲线进行了测量，测量得到其起始转变温度T c,onset为107.26K，临界温度T c为92.63K，零电阻温度T c0为91.02K；进行了低温温度计的标定，证明了硅二极管温度计和温差电动势在一定范围内随温度变化的线性关系；通过高温超导的磁悬浮演示测量了解高温超导体的两个独有的特性：混合态效应和完全抗磁性，并测量得出磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。
关键词高温超导体超导临界参数零电阻现象完全抗磁性磁通俘获1．引言1911年，荷兰物理学家卡末林－昂纳斯（H.K.Onnes，1853—1926）用液氦冷却水银线并通以几毫安的电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
自从低温超导体发现以来，科学家们对超导电性现象（微观机制）和超导技术以及超导材料进行了大量的研究。
在超导技术开发时代，世界各国科学家相机取得了突破性进展，研制出临界温度高于液氮温度的氧化物超导体，又称为高温超导体。
超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在个方面的应用开辟了十分广阔的前景。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，还可以用于计量标准。
本实验通过在低温条件下测量高温超导体的电阻温度曲线和低温温度计的比对，了解高临界温度超导材料的基本特性及测试方法，了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电效应，掌握低温物理实验的低温的获得、控制和测量方法。
2．原理2.1理论2.1.1超导体的基本特性完全导电性和完全抗磁性是超导电性的两个最基本的性质。
2.1.1.1零点阻现象当把某种金属或合金冷却到某一确定的温度T c以下时，其直流电阻发生剧变，突然变为零，这种现象称为物质的超导性，这种物质就称为超导体，温度T c称为临界温度。
通常把降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度T c,onset，把临界温度T c定义为待测样品电阻从起始转变处下降到一半是对应的温度，把电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度∆T c，电阻刚刚完全降为零的温度称为完全转变温度计零电阻温度T c0。
中国的高温超导 临界值温度
中国的高温超导临界值温度（实用版）目录一、引言二、中国高温超导的研究背景和意义三、高温超导的临界温度四、中国高温超导的研究进展五、高温超导的应用前景六、结论正文一、引言高温超导是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料，其临界温度远高于传统超导体。
高温超导材料在能源、交通、信息等领域具有广泛的应用前景。
作为世界科技领域的一项重要突破，高温超导的研究引起了全球范围内的广泛关注。
本文将重点介绍中国的高温超导临界温度及其研究进展和应用前景。
二、中国高温超导的研究背景和意义自 20 世纪 80 年代以来，高温超导研究在全球范围内蓬勃发展。
中国作为世界科技大国，在高温超导领域也取得了一系列重要成果。
高温超导在中国的研究背景主要有以下几点：首先，高温超导材料具有很高的临界温度，易于实现液化，从而降低了低温技术的要求，这使得高温超导在中国具有广泛的应用前景；其次，高温超导研究可以推动中国在材料科学、低温技术等领域的发展，提升国家科技实力；最后，高温超导研究可以为中国实现节能减排、绿色发展等国家战略目标提供重要支持。
三、高温超导的临界温度高温超导的临界温度是指使高温超导材料从气态变为液态的最高温度。
每种高温超导材料都有一个特定的临界温度。
在中国的研究中，高温超导的临界温度已经达到了 77 K 以上，这一温度远高于传统超导体的临界温度，使得高温超导材料在实际应用中具有更大的优越性。
四、中国高温超导的研究进展经过多年的研究，中国在高温超导领域取得了一系列重要成果。
目前，中国已经成功研制出一批具有国际领先水平的高温超导材料，例如 YBCO、BSCCO 等。
此外，中国还在高温超导的制备工艺、性能优化等方面取得了重要进展。
五、高温超导的应用前景高温超导材料在能源、交通、信息等领域具有广泛的应用前景。
在中国，高温超导已经应用于磁悬浮列车、高速风力发电、高温超导磁体等领域。
未来，随着高温超导技术的不断发展，其在绿色能源、智能交通、量子计算等领域的应用将更加广泛。
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实验 预习说明1．附录不必看，因为示波器改用Kenwood CB4125A 型，它的使用指南见实验室说明资料。
2．测量B-H 曲线，用示波器直接测出R 1上的电压值u 1（3.11.1）式和电容上电压值u C （）式。
3．由于R 1、R 2和C 值不确定，仍需要用教材方法标定B 0、H 0，但是（3.11.7）、（）式中L x 、L y 分别用标定时的电压u x 、u y 代替。
u x 、u y 为电压的峰峰值。
选做实验 高温超导材料临界转变温度的测定一．引言1911年荷兰物理学家卡默林翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。
这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。
二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。
二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。
1986年瑞士物理学家缪勒(Karl AlexMuller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于90K 的Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。
1988年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。
超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度T C 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此T C 的测量是超导研究工作者的必备手段。
图1 一般金属的电阻率温度关系T二．实验目的1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用； 3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法；4．了解一种确定液氮液面位置的方法。
三．实验原理1．超导现象及临界参数 1）零电阻现象我们知道，金属的电阻是由晶格上原子的热振动（声子）以及杂质原子对电子的散射造成的。
在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图1所示，其电阻率 与温度T 的关系可表示为：50AT +=ρρ（1）式中是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在0。
1911年，翁纳斯在极低温下研究降温过程中汞电阻的变化时，出乎意料地发现，温度在附近，汞的电阻急剧下降好几千倍（后来有人估计此电阻率的下限为1023cm ，而迄今正常金属的最低电阻率仅为1013cm ，即在这个转变温度以下，电阻为零（现有电子仪表无法量测到如此低的电阻），这就是零电阻现象，如图2所示。
需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。
目前已知包括金属元素、合金和化合物约五千余种材料在一定温度下转变为具有超导电性。
这种材料称为超导材料。
发生超导转变的温度称为临界温度，以T C 表示。
图2 汞的零电阻现象105电 阻 ︵ T (K)由于受材料化学成分不纯及晶体结构不完整等因素的影响，超导材料的正常一超导转变一般是在一定的温度间隔中发生的。
如图3，用电阻法（即根据电阻率变化）测定临界温度时，我们通常把降温过程中电阻率－温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度，把临界温度T C 定义为待测样品电阻率从起始转变处下降到一半时对应的温度（=/2），也称作超导转变的中点温度。
把电阻率变化从10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度，记作T C ，电阻率值刚刚完全降到零时的温度称为完全转变温度。
T C 的大小一般反映了材料品质的好坏，均匀单相的样品T C较窄，反之较宽。
2）完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
注意：完全抗磁性不是说磁化强度M 和外磁场B 等于零，而仅仅是表示M = B / 4。
超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。
完全抗磁性不能由零电阻特性派生出来，但是零电阻特性却是迈斯纳效应的必要条件。
超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的，从超导态到正常态的转变是可逆的。
利用迈斯纳效应，测量电感线圈中的一个样品在降温时内部磁通被排出的情况，也可确定样品的超导临界温度，称电感法。
用电阻法测T C 较简单，用得较多，但它要求样品有一定形状并能连接电引线，而且当样品材料内含有T C 不同的超导相时，只能测出其中能形成超导通路的临界温度最高的一个超导相的T C 。
用电感法测T C 则可以弥补电阻法的不足，即可以把不同的超导相同时测出。
3）临界磁场图3 正常－超导转变T90%50%10%0变温度T C T C 变温度把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。
当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。
致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为H C 。
如果超导体内存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的H C ，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义T C 样，通常我们把H = H C /2相应的磁场叫临界磁场。
临界磁场是每一个超导体的重要特性，实验还发现，存在着两类可区分的磁行为。
在大多数情况下，对于一般的超导体来说，在T C 以下，临界磁场H C 随温度下降而增加，由实验拟合给出H C 与T 的关系很好地遵循抛物线近似的关系：()()[]2/10C C C T T H H -=（2）式中，H C (0)是T ＝0K 时的临界磁场。
此类超导体被称为第I 类超导体，在远低于T C 的温区，它们的临界磁场H C (T )的典型数值为100Gs ，因此又被称为软导体。
对于第II 类超导体来说，在超导态和正常态之间存在过渡的中间态，因此第II 类超导体存在两个临界磁场H C 1和H C 2 ，当H<H C 1时它具有和第I 类超导体相同的迈斯纳效应；当H>H C 1时，磁场开始进入到超导体中，但这时体系仍具有零电阻的特性，我们把这个开始进入超导体的磁场H C 1叫下临界磁场。
随着H 的进一步提高，磁场进入到超导体中愈来愈多，同时伴随着超导态的比例愈来愈少，随着H 增加到H C 2，超导体完全恢复到正常态。
我们把这个H C 2叫上临界磁场，磁场H 处于H C 1<H <H C 2的状态为混合态。
第II 类超导体的上临界磁场可高达105Gs ，被称为硬超导体。
但对高温超导体来说，H C (T )-T 关系并不符合（2）式关系式。
4）临界电流密度实验发现当对超导体通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，当电流达到某一临界值I C后，超导体将恢复到正常态。
对大多数超导金属，正常态的恢复是突变的。
我们称这个电流值为临界电流I C ，相应的电流密度为临界电流密度J C 。
对超导合金、化合物及高温超导体，电阻的恢复不是突变，而是随电流的增加渐变到正常电阻R 0。
图4 第I 类超导体临界磁场随温度的变化关系 0T C TH C H 0超导态正常态临界电流I C 与临界磁场强度H C 是相关的，外加磁场越强，临界电流就越小。
临界磁场强度H C 也依赖于温度，它随温度升高而减小，并在转变温度T C 时降为零，临界电流密度以类似方式和温度有关，即它在较高温度下减小。
临界温度T C ，临界电流密度J C 和临界磁场H C 是超导体的三个临界参数，这三个参数与物质内部微观结构有关。
在实验中要使超导体处于超导态，必须将其置于这三个临界值以下，只要其中任何一个条件被破坏，超导态都会被破坏。
2．温度的测量：温度的测量是低温物理中首要和基本的测量，也是超导性能测量中不可缺少的手段，随着科学技术的发展，测量方法不断增加，准确程度也逐渐提高。
在低温物理实验中，温度的测量通常有以下几种温度计：气体温度计、蒸汽压温度计、电阻温度计、热电偶温度计、半导体温度计和磁温度计。
各种温度计的体积大小、适用温区、灵敏度、冷热循环的复现性、价格、线性及磁场的影响等各不相同。
可根据温区、稳定性及复现性等主要因素来选择适当的温度计。
在氧化物超导体临界温度的测量中，由于温度范围从300K →77K ，我们采用铂电阻温度计作为测量元件。
为了使同学们对温度计使用有更多的了解，我们还采用热电偶温度计和半导体温度计作为测温的辅助手段。
现将它们的测温原理简介如下：1）铂电阻温度计铂电阻温度计是利用铂的电阻随温度的变化来测量温度的，铂具有正的电阻温度系数，若铂电阻在0℃时电阻为100，其电阻R 与温度T 的关系如表1所示。
表1 铂电阻温度计R －T 表C -0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-250 -240 -230 -220 -210 -200 -190图5 第II 类超导体临界磁场随温度的变化关系HH C 2H C 1正常态混合态 超导态0 T C T-180-170-160-150-140-130-120-110-100-906430-80-70-60-50-40-30-20-1000②若待测温度范围为0℃－850℃，可按下式计算：R t =100 ·（1 + ×10-3 ·t - ×10-6 ·t2）。
③ 0℃＝。
由于金属铂具有很好的化学稳定性，体积小而且易于安装和检测，国际上已用它作为测温标准元件。
2）温差电偶温度计由电磁学知，当两种不同的金属(A、B)接触时，由于其逸出功不同，在接触点处会产生接触电势差，如果把此两不同金属的导线联成闭合回路时，且两个接触点处在不同的温度（T1，T2），则在回路中就有电动势E存在，这种电动势称为温差电动势，而回路称为温差电偶，E的大小与A、B两种材料及接触处的温度T1，T2有关。
我们实验中采用镍铬－康铜作为温差材料，它们的温差电动势E 与温度的关系，可查阅实验室的数据表。
3）半导体Si 二极管温度计它是利用半导体二级管PN 结的正向电压随温度下降而升高的特性来测量温度的，不同半导体的PN 结，其正向电压与温度的关系是不一样的，实验中希望采用具有线性变化关系和电压温度灵敏度较大的PN 结作为测温元件，国内外科学工作者在20世纪六、七十年代对此进行了大量的实验研究，发现在77K 到300K 的温度范围内半导体硅(Si)二极管可满足上述要求，因此从1972年开始硅二极管温度计用于低温实验中。