超导材料发展状况综述
超导材料的发展与应用前景

超导材料的发展与应用前景随着科技的发展,人类对于材料的需求也越来越高,其中最为重要的一类材料就是超导材料,它们对于电力、电子学、磁学等领域都有着重要的应用。
在本文中,我们将全面探讨超导材料的发展历程和应用前景。
一、超导材料的发展历程超导现象最早由荷兰物理学家海滕·卡默林赫于1911年发现,之后德国物理学家玻尔博士于1930年提出了超导电性的理论。
但是,直到1957年J. Bardeen、L. Cooper、J. Robert Schrieffer提出了超导理论才使得超导现象得以被更多人所了解。
随着超导理论的不断探索和研究,人们开始寻找新的超导材料。
第一个超导材料是汞,但是由于其只在极低的温度下才能体现出超导性,难以应用;1986年,贺建奎和英国牛津大学的两名科学家Ting和Hor却意外地发现了一种能够在高温下体现超导性的铜基氧化物超导材料,这使得超导材料的研究和应用迅速取得了突破性进展。
此后,又相继出现了一系列新型高温超导材料,这些材料的超导临界温度都比以往的低温超导材料要高得多。
二、超导材料的应用前景1、电力领域目前,电力系统的主要问题之一就是电能损失过大,节能减排难度大。
而高温超导材料的应用可以有效地解决这个问题,因为它们的能量损耗比传统的电导体低得多。
另外,它们还可以创造更高效率的能量传输网络和更小的变压器和电缆。
2、医疗领域超导材料的应用不仅可以改善电力领域,还可以在医疗领域得到应用。
MRI(磁共振成像)是一种非侵入性的医学成像技术,是以磁共振为基础来检测人体内部的状况。
由于MRI所用的是超导磁铁,因此超导材料在医学成像领域中扮演着极为重要的角色。
3、交通领域虽然超导铁路面临着很多的技术和经济上的困难,但是它有着巨大的应用前景。
超导材料可以有效地减小电流传输时的电能损失,因此在高速磁悬浮列车的制动和加速中可以发挥重要作用。
4、电子学领域超导元件在电子学领域的应用也引起了科学家的广泛关注。
超导材料的研究现状与发展趋势

超导材料的研究现状与发展趋势随着科学技术的不断进步,我们对物质的了解和掌握也日益深入。
超导材料就是近年来备受关注的一种材料。
它有许多与众不同的性质和应用,如零电阻、磁悬浮和强磁体等。
本文将探讨超导材料的研究现状和发展趋势。
一、超导材料概述超导材料是指在低温下电阻为零的材料,它们是一类独特的材料。
超导现象的发现可以追溯到1911年荷兰物理学家海克·卡迈伦林纳,他在实验中观察到铅金属在低温下的电阻迅速降低,直至消失。
经过半个多世纪的发展,超导材料得到了越来越广泛的应用。
超导材料的特点是具有理想的电导。
当材料的温度低于临界温度时,电阻将迅速降至零,并且磁场对材料的影响很小。
此外,它们也具有很好的磁效应和热效应,因此在磁悬浮、磁共振成像、强磁场研究等领域具有广泛的应用。
二、超导材料的分类根据材料的特性和物理机制,超导材料可以分为以下几类:1. 典型超导材料:如银碲化银和铋的超导材料,其临界温度通常很低,只有几开尔文,其超导性质只能在极低的温度下显现。
2. 高温超导材料:高温超导材料是指临界温度高于液氮沸点(77K)的材料,如YBa2Cu3O7-x,其临界温度高达90K,目前是最高的高温超导材料之一。
3. 复合超导材料:复合超导材料是指含有多个超导相的材料。
其中最著名的是有机超导材料,它们的临界温度高达100K以上,几乎可以在室温下实现超导。
三、超导材料的应用超导材料具有广泛的应用前景,例如磁悬浮、磁共振成像、强磁场科学研究等等。
1. 磁悬浮技术磁悬浮技术是利用超导材料的磁性和电性特性,将高速运动的列车悬浮在磁场中。
这种技术具有高速、无接触、环保等优点,可以大大缩短旅行时间,提供便利的交通手段。
2. 磁共振成像技术磁共振成像技术(MRI)是一种无创诊断方法,利用强磁场和无害的射频波诊断人体各部位。
超导材料是磁体制作的重要材料,在MRI系统中起着重要的作用。
3. 强磁场科学研究超导材料的另一个应用是制作强磁体,如核磁共振仪和磁约束聚变反应器等。
超导材料的研究现状及应用前景

超导材料的研究现状及应用前景近年来,超导材料一直是材料科学领域的研究热点之一。
从最初的发现到今天的广泛应用,超导材料不仅在科学研究上有着重大贡献,也给人们的生活带来了许多便利。
在本文中,我们将探讨超导材料的研究现状及应用前景。
一、超导材料是什么?超导材料是指在低温下电阻为零的材料。
这种材料的特殊性质源于其能够达到超导状态。
在超导状态下,材料可以传导电能,却不会有能量损耗,因此电阻为零。
超导材料被发现后,就被广泛应用于磁悬浮、MRI等领域。
在磁悬浮技术中,超导材料的磁场特性可以用来支撑高速运转的列车。
二、超导材料的研究现状虽然超导材料的应用非常广泛,但人们对于超导材料的理解依然有限。
目前,关于超导材料的研究主要集中在以下几个方面:1. 超导材料的制备目前在制备超导材料时最常用的方法是高压法。
这种方法可以在高压下让原料发生化学反应,从而得到超导材料。
目前,人们正在研究一些新的制备超导材料的方法,以提高材料的纯度和成像度。
2. 超导材料的理论研究对超导现象的理论研究可以帮助人们深入理解超导材料。
目前,科学家们正在寻找一种更为完整的理论来解释超导现象。
这种理论可以提供更多关于超导材料的信息,帮助科学家们更好地理解、制备和应用超导材料。
3. 超导材料的特性研究超导材料的特殊性质是人们最为关注的问题之一。
科学家们希望了解超导材料的特性,以便更好地掌握和应用这种材料。
目前,许多学者正在研究超导材料的磁性、电性和热性等特性。
三、超导材料的应用前景超导材料的应用前景非常广泛。
在这里,我们将简要介绍一下超导材料在各个领域中的应用前景。
1. 能源领域超导电缆可以将电流传输效率提高到99.9%。
因此,超导电缆被认为是未来电力输送系统的理想选择。
超导电缆可以将电力输送距离延长到几百甚至几千千米。
2. 医疗领域MRI技术是一项重要的医学检测技术。
这种技术需要用到超导材料。
超导材料的磁场特性可以用于产生和捕获MRI图像。
超导材料的发展将可以大大提高MRI的效率和精度。
高温超导材料的发展现状与前景

高温超导材料的发展现状与前景随着现代科技的发展,超导材料在各个领域的应用越来越广泛,如能源、医学、机械等领域都离不开超导材料的重要作用。
而在超导材料中,高温超导材料则是最具有开发潜力的一类,因为它能够在较高的温度下实现超导,具有较高的应用前景。
本文将介绍高温超导材料的发展现状和未来方向。
一、高温超导材料的研究历程高温超导材料的发现,可以追溯到1986年。
当时,材料学家Bednorz和Müller研究钙钛矿晶体时发现,当晶体被掺杂不同元素时,出现了不同的超导现象。
而这种超导现象居然出现在较高的温度下,这是当时全球范围内的超导材料研究中的一项重大突破。
因此,这种材料被称为高温超导材料。
高温超导材料的发现,在科学史上具有里程碑式的意义。
自此以后,人们开始对高温超导材料的研究投入更多的精力,逐渐发现了越来越多的高温超导材料,已经有一些高温超导材料也成功地投入到市场中去了。
二、高温超导材料的特性高温超导材料有三个重要特点:超导,磁性和电导。
其中超导和磁性是最为引人注目的。
1. 超导性高温超导材料是一种下零度超导材料,具有零电阻、零磁矩、具有完全反射性、在超导状态下的导体表现出完全的金属导体特性。
此外,高温超导材料在超导状态下,有比其他低温超导材料更强的抗磁场能力,可在高强度磁场中实现完全超导。
2. 磁性高温超导材料的磁性是指其在不同温度和压强下表现出的不同磁性行为,表现出不同的铁磁性、反铁磁性、非铁磁性和铁电性等性质。
高温超导材料具有良好的磁性能,可用于磁悬浮、磁共振、磁感应加热等应用。
3. 电导性高温超导材料在室温下就表现出优异的导电性能,输出电能能力强,能够变成许多电子器件的重要部件。
三、高温超导材料的应用前景高温超导材料具有广阔的应用前景,在能源、磁悬浮、医学等许多领域都有着重要的应用。
下面分别介绍。
1. 能源领域高温超导材料可用于制造超导电缆、变压器、发电机等设备,提高了电能转换和传输效率,节约了能源成本和减少了能源浪费。
超导材料的发展现状与前景展望

超导材料的发展现状与前景展望超导材料是一类极具潜力的电子材料,其最大的特点是可以不受阻碍地传导电流,从而具备很高的电导率。
这种材料一直以来都备受科学家们的关注,因为其广泛的应用前景和独特的性质在现代科技领域中占有至关重要的地位。
在这篇文章中,我们将探讨超导材料的发展现状与前景展望,以期能够更好地了解这一领域的发展情况。
(一)超导材料的发展历程超导材料的发现可以追溯到1911年,当时荷兰物理学家海克·卡曼发现当他把汞冷却到4.2K(几乎是绝对零度)时,它的电阻会突然消失。
随后的几十年里,科学家们发现了更多这种奇特材料,如铝、锡和量子点等,但它们的使用范围很有限,因为它们需要极低的温度才能发挥超导效应。
直到1986年,材料科学家们才开发出了第一批高温超导材料,这为超导技术的广泛应用开辟了新的道路。
(二)超导材料的应用领域超导材料的发现和应用使得人类在许多领域实现了巨大的技术进步,其中最为突出的是在能源和交通领域。
在能源方面,超导材料被用于制造低温超导电缆,这些电缆可以将电流输送到远离发电站的地方,而且传输损失非常小。
这种技术被广泛用于制造输电线路和电网。
在交通方面,超导材料被用于制造磁悬浮列车,这种列车可以通过磁力悬浮在轨道上,速度非常快,而且没有摩擦力阻碍。
此外,超导材料还在医学、计算机、通讯等领域中得到广泛应用。
例如,在MRI扫描中,人们可以使用超导材料制造出更好的磁共振仪,以便更准确地检测人体内部的异常情况。
在计算机领域,人们可以利用超导材料制造更快、更可靠的电路芯片。
在通讯领域,超导材料可以被用于制造更好、更快的光纤电缆,以提高通讯速度和质量。
(三)超导材料的发展现状尽管超导材料的应用前景很广泛,但其本身的制造和使用仍然面临很多挑战。
首先,超导材料需要极低的温度才能发挥超导效应,而且通常需要使用液氮或液氦等物质来冷却,这会增加材料制备成本和使用难度。
其次,尽管高温超导材料已经开发,但其本身仍然存在很多问题,如电阻的波动、内部结构的不稳定性等。
2023年超导材料行业市场调研报告

2023年超导材料行业市场调研报告超导材料是一种特殊的材料,具有低电阻、高承载电流密度和高磁场损耗等特点。
目前,超导材料已被广泛应用于磁悬浮、MRI、物理实验、能源等领域。
随着技术的不断进步,超导材料行业也在逐渐发展。
一、超导材料行业市场现状1、市场规模目前,全球超导材料市场已经是一百多亿美元的市场,其中主要是应用于能源和物理实验领域的超导材料。
在中国,超导材料市场规模也在逐渐扩大,但与国际市场相比还有较大的差距。
2、市场竞争全球超导材料市场主要集中在美国、日本、欧洲和中国等地。
其中,美国和日本是超导材料研发领域的龙头企业,欧洲主要是超导材料应用领域的主要市场。
中国作为发展中国家,在超导材料研发和应用领域仍处于起步阶段,但随着政府支持和企业自身发展,中国的超导材料行业市场竞争优势也在不断增强。
3、市场形势全球超导材料市场正处于快速发展期,新技术和新应用的推出不断推动着市场的增长。
未来,超导材料的应用将会更加广泛,其中最有潜力的市场是电力、交通和医疗等领域。
二、超导材料行业市场发展趋势1、高温超导材料高温超导材料是未来超导材料行业的发展方向。
相比于低温超导材料,高温超导材料不需要耗费大量的能源来维持低温状态,因此更加便捷,具有更高的应用价值。
未来,高温超导材料的研发和应用将会成为超导材料行业的重点发展方向。
2、产业化目前,超导材料的产业化仍处于起步阶段,但随着技术和市场的发展,产业化进程将会推进。
未来,超导材料的产业化将会成为超导材料行业的发展趋势。
3、国际合作超导材料是一个跨国产业,国际合作将有助于超导材料行业的发展。
国际合作可以促进技术研发和市场开发,加快超导材料的市场普及和产业化进程。
三、超导材料行业面临的挑战1、缺乏核心技术目前,超导材料行业在核心技术方面仍然存在一定的不足。
超导材料的研发需要大量资金和人力投入,特别是高温超导材料的研发更是需要突破多项技术难关。
因此,超导材料行业需要更多支持和创新精神来推动技术的发展。
超导技术发展现状与未来趋势分析

超导技术发展现状与未来趋势分析引言:超导技术作为一种革命性的科学发现,对能源传输、磁共振成像等领域产生了巨大影响。
本文将就超导技术的发展现状与未来趋势进行深入分析,探讨其在各个领域中的应用前景。
第一部分:超导材料的研究与进展超导材料一直是超导技术发展的核心。
目前,高温超导材料的研究取得了突破性进展。
例如,铁基超导体具有较高的临界温度,使其在实际应用中更有潜力。
此外,石墨烯等新型材料也被广泛研究,为超导技术的进一步发展提供了新的契机。
第二部分:超导技术在能源传输中的应用超导技术在能源传输方面有着广阔的前景。
传统能源输电存在能量损耗、环境污染等问题。
而利用超导材料传输电能则可以实现零电阻,减少能量损耗,并大大提高传输效率。
近年来,超导电缆和超导磁体等设备在能源传输领域的应用也得到了迅猛发展。
第三部分:超导技术在医学领域的重要性超导磁共振成像(MRI)是现代医学领域中广泛应用的一种技术。
传统MRI需要大型超导磁体的支持,以产生高强度磁场。
随着超导技术的进步,迷你型MRI 设备逐渐出现,使得该技术在卫生院、社区诊所等地方得以普及。
超导技术的应用使得医学影像学取得了突破性进展,对疾病的早期诊断与治疗起到了重要作用。
第四部分:未来超导技术的发展趋势超导技术在各个领域的应用前景非常广泛。
未来,高温超导材料的研究将成为超导技术发展的重点。
通过改善材料性能和加工工艺,进一步提高临界温度和超导电流密度,将会推动超导技术的应用范围更广泛。
此外,超导技术与人工智能、量子计算等领域的结合也是未来发展的一个重要方向。
结语:超导技术的发展已经改变了人们的生活,在能源传输、医学影像学等领域中产生了巨大的影响。
高温超导材料的研究成果提供了更多的应用前景。
未来,随着超导技术的不断突破和应用领域的拓展,我们有理由相信超导技术将继续为人类带来更多惊喜与突破。
超导材料研究进展与应用

超导材料研究进展与应用超导材料指的是在低温下电阻变为零的材料,以其独特的超导特性而备受关注。
超导材料的发现,不仅推动了物理学、化学等学科领域中的理论发展,也具有广泛的应用前景。
本文将介绍超导材料的发展历程、现状、研究进展以及在各个领域中的应用。
一、历史与现状超导现象在1911年被荷兰物理学家卡鲁斯·恩斯特发现,他使用液氦将汞的温度降至4.2K以下时,汞的电阻突然降到零。
此后,人们陆续发现了一些其他物质表现出类似的超导性质。
然而,在此之前的超导材料的工作温度全部都低于4K,并且需要使用液氦作为冷却介质。
这一限制严重限制了超导材料的应用范围。
直到1986年,高温超导材料的发现改变了这一现状。
这类材料的工作温度远高于液氦的沸点,使得液氮就可以作为冷却介质,大大降低了制造、运行成本,同时也促进了超导材料的应用研究。
目前,高温超导材料已经发现数百种,其中最具代表性的是铜氧化物陶瓷材料。
这类材料以其高温高场超导性能,成为了当前研究和应用的重点。
二、研究进展超导材料的研究进展主要集中在提高工作温度、提高超导电流密度和研发新型超导材料三个方向。
在提高工作温度方面,过去的超导材料需要在极低温度下才能表现出超导性,这极大地限制了其应用范围。
目前的高温超导材料可以在液氮温度下实现超导,但仍无法达到实际应用的需要。
因此,提高工作温度成为了当前研究的热点。
研究人员通过调整材料结构和组分,以及改进加工工艺等手段,已经取得了一系列的成功。
提高超导电流密度也是研究的重要方向。
超导电流密度是超导材料应用能否实现关键因素之一,直接影响超导体的制作和利用。
目前,提高超导电流密度的主要方法有两种:一种是制备新型高温超导材料,如基于铁基物质、石墨烯纳米和氧化物界面等的新型超导体;另一种是针对已有的高温超导材料进行改进,如加入强有力的钛化合物微粉等。
在发展新型超导材料方面,还有一些研究方向,如光子晶体超导材料、拓扑超导材料等。
三、应用领域除了在研究基础理论和制备新型材料方面,超导材料还具有广泛的应用前景。
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材料科学与工程进展课程论文题目:超导材料发展状况综述学院:班级:学号:姓名:目录摘要 (2)超导材料的特性 (2)超导材料发展史 (4)超导材料的制备 (5)超导材料的应用 (7)展望与建议 (9)新能源材料——超导材料发展状况综述摘要随着人类社会的不断发展,人们对于自然能源的需求也与日俱增。
然而自然资源是有限的,面对自然资源日渐紧缺、环境遭到破坏等状况的发生,在科学工作者的努力下,各种各样的新能源材料相继面世。
本文将从特性、发展史、制备、应用这几个方面,对众多新能源材料中的一种材料——超导材料,做一个综述,以增进广大读者对超导材料的了解。
关键词:超导材料、特性、发展史、制备、应用。
超导材料的特性超导材料是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。
现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。
超导材料具有以下特性:零电阻性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。
采用“四引线电阻测量法”可测出超导体的R-T特性曲线,如图所示。
图中的R n为电阻开始急剧减小时的电阻值,对应的温度称为起始转变温度T S;当电阻减小到R n/2时的温度称为中点温度T M;当电阻减小至零时的温度为零电阻温度T0。
由于超导体的转变温度还与外部环境条件有关,定义在外部环境条件(电流,磁场和应力等)维持在足够低的数值时,测得的超导转变温度称为超导临界温度。
完全抗磁性1933年,迈斯纳(W.Meissner)发现:当置于磁场中的导体通过冷却过渡到超导态时,原来进入此导体中的磁力线会一下子被完全排斥到超导体之外(见下图),超导体内磁感应强度变为零,这表明超导体是完全抗磁体,这个现象称为迈斯纳效应。
实验表明,超导态可以被外磁场所破坏,在低于T C的任一温度T下,当外加磁场强度H小于某一临界值H C时,超导态可以保持;当H大于H C时,超导态会被突然破坏而转变成正常态。
临界磁场强度H C,其值与材料组成和环境温度等有关。
超导材料性能由临界温度T C和临界磁场H C两个参数决定,高于临界值时是一般导体,低于此数值时成为超导体。
约瑟夫森效应当在两块超导体之间存在一块极薄的绝缘层时,超导电子(对)能通过极薄的绝缘层,这种现象称为约瑟夫森(Josephson)效应,相应的装置称为约瑟夫森器件。
如图所示。
当通以低于临界电流值I 0时,在绝缘薄层上的电压为零,但当电流I>I 0时,会从超导态转变为正常态,出现电压降,呈现有阻态,这种器件具有显著的非线性电阻特性,可制成高灵敏度的磁敏感器件,应用在超高速计算机等场合。
同位素效应超导体的临界温度Tc 与其同位素质量M 有关。
M 越大,Tc 越低,这称为同位素效应。
例如,原子量为199.55的汞同位素,它的Tc 是4.18K ,而原子量为203.4的汞同位素,Tc 为4.146K 。
M 与T C 有近似关系:常数 21M T c超导材料发展史1911年,荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯用液氦冷却汞,当温度下降到绝对温标4.2K 时水银的电阻完全消失,这种现象称为超导电性,此温度称为临界温度。
根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。
但这里所说的“高温”,其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的,对一般人来说算是极低的温度。
1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把超导体放在磁场中冷却,则在材料电阻消失的同时,磁感应线将从超导体中排出,不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。
经过科学家们的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是突破温度障碍,即寻求高温超导材料。
1973年,发现超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K ,这一记录保持了近13年。
1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM 公司的研究中心报道了一种氧化物(镧钡铜氧化物)具有35K 的高温超导性。
此后,科学家们几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年,美国贝尔实验室研究的超导材料,其临界超导温度达到40K ,液氢的“温度壁垒”(40K )被跨越。
1987年,亨茨维尔亚拉巴马大学的吴茂昆及其研究生(Ashburn 和Torng ),与休斯顿大学的朱经武和他的学生共同发现了钇钡铜氧,这是首个超导温度在77K以上的材料,突破了液氮的“温度壁垒”(77K)。
也因此引发了对新高温超导材料的研究热潮。
随后,中国科学家赵忠贤以及美国华裔科学家朱经武相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上。
1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。
从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
2001年,二硼化镁(MgB2)被发现其超导临界温度达到39K。
此化合物的发现,打破了非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录。
1990至2000年代,具ZrCuAsSi结构的稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth transition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陆续被发现。
但并未有人发现其中的超导现象。
2008年,日本的Hideo Hosono团队发现在铁基氮磷族氧化物(iron-based oxypnictide)中,将部份氧以掺杂的方式用氟作部份取代,可使LaFeAsO1-xFx的临界温度达到26K,在加压后(4 GPa)甚至可达到43K。
其后,中国的闻海虎团队,发现在以锶取代稀土元素之后,La1-xSrxFeAsO亦可达到临界温度25K。
其后,中国的科学家陈仙辉、赵忠贤等人,发现将镧以其他稀土元素作取代,则可得到更高的临界温度;其中,SmFeAs[O0.9F0.1]可达55K。
另外,将铁以钴取代(LaFe1-xCoxAsO),稀土元素以钍取代(Gd1-xThxFeAsO),或是利用氧缺陷(LaFeAsO1-δ)等方式,也都可以引发超导。
此系统亦被简称为“1111系统”。
此化合物的发现,非但再度打破了由MgB2保持的非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录,其含铁却有超导的特性也受人注目。
同样在2008年,受到上述“1111系统”的启发,ThCr2Si2结构的碱土金属氮磷族化合物(ATm2Pn2)亦被发现,在将BaFe2As2中将碱土金属(IIA)以碱金属(IA)部分取代,亦可得到临界温度约30至40K的高温超导体,如Ba1-xKxFe2As2(38 K) 。
此系统亦被简称为“122系统”。
如同氧化物超导体,“1111”与“122”系统的超导来源也是由层状结构中的FeAs层贡献,借由不同价数的离子掺杂或是氧缺陷,可提升FeAs层载子的浓度,进而引发超导。
超导材料的制备控制和操纵有序结晶需要充分了解原子尺度的超导相性能。
有序、高质量晶体的超导转变温度较高,晶体质量往往强烈依赖于合成技术和条件。
目前,常用作制备超导材料的技术主要有:单晶生长技术新超导化合物单晶样品有多种生长方法。
溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。
溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。
但是,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。
浮动熔区法常用来制备大尺寸的样品,但局限于已知的材料。
这种技术是近几年出现的一些超导氧化物单晶生长的主要技术。
这种技术使La2 - xSr xCuO4晶体生长得到改善,允许对从未掺杂到高度掺杂各种情况下的细微结构和磁性性能进行细致研究。
在T1Ba2Ca2Cu3O9+d 和Bi2Sr2CaCu2O8中,有可能削弱无序的影响从而提高临界转变温度。
最近汞基化合物在晶体生长尺寸上取得的进展,使晶体尺寸较先前的纪录高出了几个数量级。
但应该指出的是即使是高Tc的化合物,利用溶液生长技术也可制备出高纯度的YBCO等单晶。
高质量薄膜技术目前,薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE ) 、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。
MBE能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。
在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。
在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。
在过去的20年里,多种高温超导薄膜生长技术快速发展。
有些技术已经适用于其它超导体的制备。
目前所使用主要方法有溅射和激光烧蚀(脉冲激光沉积)。
类似分子束外延这种先进薄膜生长技术也已经发展得很好。
臭氧或氧原子用来实现超高真空条件下的充分氧化。
这使得生长的单晶薄膜的性能已接近乃至超过块状晶体。
如LSCO单晶薄膜的T =51. 5 K,比块状晶体(Tc <40 K )要高,外延应力是产生这种强化现象的部分原因。
超导材料的应用1.强电应用超导输电电缆我国电力资源和负荷分布不均,因此长距离、低损耗的输电技术显得十分迫切。
超导材料由于其零电阻特性以及比常规导体高得多的载流能力,可以输送极大的电流和功率而没有电功率损耗。
超导输电可以达到单回路输送GVA级巨大容量的电力,在短距离、大容量、重负载的传输时,超导输电具有更大的优势。
低温超导材料应用时需要液氦作为冷却剂,液氦的价格很高,这就使低温超导电缆丧失了工业化应用的可行性。
若使用高温超导材料作为导电线芯制造成超导电缆,就可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能。
高温超导电缆的出现使超导技术在电力电缆方面的工业应用成为可能。
目前,市场上可以得到并可用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套铋系多芯高温超导带材,其临界工程电流密度大于10kA/cm2。
高温超导电缆以其尺寸较小、损耗低、传输容量大的优势,可用于地下电缆工程改造,以高温超导电缆取代现有的常导电缆,可增加传输容量。
高温超导电缆另一重要应用场合是可在比常导电缆较低的运行电压下将巨大的电能传输进入城市负荷中心。
由于交流损耗的缘故,利用高温超导材料制备直流电缆比制备交流电缆更具优势。
利用超导技术,通过设计实用的直流传输电缆和有效的匹配系统,从而实现高效节能低压大容量直流电力输系统。
超导变压器超导变压器一般都采用与常规变压器一样的铁芯结构,仅高、低压绕组采用超导绕组。
超导绕组置于非金属低温容器中,以减少涡流损耗。
变压器铁芯一般仍处在室温条件下。
超导变压器具有损耗低、体积小,效率高(可达99%以上)、极限单机容量大、长时过载能力强(可达到额定功率的2倍左右)等优点。