超导转变温度的测量及超导块材的制备加工
高温超导实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解高温超导体的基本特性和物理机制。
2. 学习液氮低温技术，掌握低温环境下的实验操作。
3. 测量高温超导体的临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）。
4. 研究高温超导体的临界电流（Ic）与磁场、温度的关系。
二、实验原理高温超导现象是指某些材料在液氮温度（约77K）下表现出超导特性。
实验中，通过测量超导体的电阻、临界温度、临界磁场等参数，来研究高温超导体的物理性质。
三、实验仪器与材料1. 高温超导材料（如钇钡铜氧YBCO等）2. 低温冰箱3. 温度计4. 磁场计5. 电阻计6. 磁场发生器7. 数字多用表8. 液氮四、实验步骤1. 样品制备：将高温超导材料制备成合适尺寸的样品，通常为薄片或丝状。
2. 低温环境准备：将低温冰箱预热至液氮温度，并将样品放入冰箱内冷却至液氮温度。
3. 电阻测量：- 使用电阻计测量样品在液氮温度下的电阻。
- 记录电阻值，作为初始数据。
4. 临界温度测量：- 慢慢升温，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的温度，即为临界温度（Tc）。
5. 临界磁场测量：- 使用磁场计测量样品在液氮温度下的磁场。
- 慢慢增加磁场强度，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的磁场强度，即为临界磁场（Hc）。
6. 临界电流测量：- 在一定磁场下，逐渐增加电流，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的电流，即为临界电流（Ic）。
7. 温度与磁场关系研究：- 在不同温度下，重复步骤4和5，研究临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）与温度的关系。
- 在不同磁场下，重复步骤6，研究临界电流（Ic）与磁场的关系。
8. 数据整理与分析：- 将实验数据整理成表格，分析高温超导体的物理性质。
- 对比不同高温超导材料的物理性质，总结实验结果。
五、实验注意事项1. 实验过程中，务必保持低温环境，避免样品受热。
2. 在测量电阻、临界温度、临界磁场等参数时，要确保仪器精度。
3. 注意实验安全，防止低温伤害。
如何正确进行超导体的制备
如何正确进行超导体的制备超导体是一种具有零电阻和完全磁场排斥的材料，其独特的物理性质使其在科学研究和工业应用中具有广泛的潜力。
然而，要正确进行超导体的制备并不容易，需要精确的实验条件和复杂的工艺流程。
本文将探讨如何正确进行超导体的制备，并重点介绍超导体的材料选择、样品制备和性能测试等方面的内容。
一、超导体的材料选择超导体的材料选择是制备成功的关键之一。
目前，常见的超导体材料主要包括低温超导体和高温超导体两大类。
低温超导体通常是指在低于临界温度（一般为几十开尔文以下）时表现出超导性的材料，如铅、铝等。
而高温超导体则是指在相对较高的温度下（一般为几十开尔文至几百开尔文）表现出超导性的材料，如铜氧化物和铁基超导体等。
在选择超导体材料时，需要考虑其超导临界温度、临界电流密度、磁场响应等性能指标。
一般而言，超导临界温度越高、临界电流密度越大、磁场响应越强的材料更具应用潜力。
此外，还要考虑材料的制备成本、稳定性等因素。
因此，在超导体制备过程中，需要根据具体应用需求和实验条件选择合适的超导体材料。
二、样品制备超导体的样品制备是超导体制备过程中的关键环节。
样品制备的质量和工艺对最终超导体的性能有着重要影响。
以下将介绍几种常见的超导体样品制备方法。
1. 固相反应法固相反应法是最常用的制备超导体样品的方法之一。
该方法通常通过将超导体元素或化合物粉末按一定比例混合，并在高温下进行烧结或热处理，使其发生化学反应形成超导体样品。
这种方法制备的样品通常具有较高的纯度和均匀性。
2. 溶液法溶液法是一种制备超导体薄膜的常用方法。
该方法通常通过将超导体材料的前驱体（如金属盐溶液、有机金属化合物溶液等）溶解在适当的溶剂中，然后通过旋涂、溅射、蒸镀等方法将溶液均匀涂覆在基底上，最后经过热处理形成超导体薄膜。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种制备超导体薄膜和纤维的常用方法。
该方法通常通过在高温下将超导体材料的前驱体蒸发或分解，使其在基底上沉积形成超导体薄膜或纤维。
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。
超导转变温度测量试验
电阻炉 接着氧气瓶的气压计
氧气瓶
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
⑤第二阶段焙烧。
把
放进
C1
T1
C2
T2
C3
24
90
840
1200
840
T3
C4
T4
C5
T5
60
650
60
650
-121
当
上的温度升至350度时通
， 。
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
⑤第二阶段焙烧。
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
①根据反应方程式：0.5O2+Y2O3+4BaCO3+6CuO→2YBa2Cu3O7+4O2称取相应
质量的化学药品。
0.85g 2.96g 1.79g
5g
电子天平
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
②仔细研磨混合均匀。
玛瑙研钵
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
炉再次运行中……
>>>>>>>>>第3天>>>>>>>>>>>>
当
上的温度下降回300度时停止供
。
超导转变温度测量实验-过程 (一)烘制钇钡铜氧样品
⑤第二阶段焙烧。
炉继续运行中…… >>>>>>>>>第4天>>>>>>>>>>>>
样品出炉啦！
液氮高温超导实验报告
一、实验目的1. 了解高温超导材料的基本特性；2. 掌握液氮冷却方法，实现对高温超导材料的低温处理；3. 通过测量电阻温度曲线，确定超导转变温度；4. 通过超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性。
二、实验原理超导现象是指某些材料在温度降低到某一临界值以下时，电阻突然消失的现象。
这种材料被称为超导体，具有完全抗磁性和宏观量子隧穿效应。
高温超导材料是指在相对较高的温度下（通常低于液氮温度77K）表现出超导特性的材料。
本实验采用液氮冷却方法，将高温超导材料降至超导转变温度以下，通过测量电阻和温度的关系，确定超导转变温度。
同时，通过超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：高温超导材料YBaCuO；2. 实验仪器：液氮罐、铂电阻温度计、电压表、实验台、磁悬浮装置等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将高温超导材料YBaCuO放置在实验台上；2. 使用液氮罐对高温超导材料进行冷却，使其温度降至超导转变温度以下；3. 使用铂电阻温度计测量温度，并记录温度变化；4. 使用电压表测量超导材料的电阻，并记录电阻随温度的变化；5. 进行超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性；6. 对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 电阻温度曲线实验得到的高温超导材料YBaCuO的电阻温度曲线如图1所示。
从图中可以看出，当温度降低至93.75K时，超导材料的电阻突然下降至接近零，表明此时超导材料已进入超导态。
图1 电阻温度曲线2. 超导磁悬浮实验通过超导磁悬浮实验，验证了高温超导材料YBaCuO的超导特性。
实验中，将超导材料放置在磁悬浮装置上，施加一定的磁场，超导材料在磁场中悬浮，证明了其具有完全抗磁性。
六、实验总结1. 通过本实验，成功实现了高温超导材料YBaCuO的液氮冷却，并测量了其电阻温度曲线；2. 确定了高温超导材料YBaCuO的超导转变温度为93.75K；3. 通过超导磁悬浮实验，验证了高温超导材料YBaCuO的超导特性；4. 本实验为高温超导材料的研究和应用提供了实验依据。
超导材料的制备与测试技术
超导材料的制备与测试技术引言：超导材料是指在低温下具有零电阻的特殊物质，具有广泛应用前景。
为了实现超导材料的商业化应用，科学家们一直致力于探索更易制备且性能更好的超导材料。
本文将介绍目前常用的超导材料制备技术以及测试技术的发展。
一、超导材料的制备技术1. 化学方法：化学方法是制备超导材料的一种主要方法。
通过溶液中的水合物离子沉积、凝胶法、高温固相反应等化学过程，可以制备出高温、低温超导材料。
其中，高温超导材料的制备技术研究较为成熟，如采用金属有机化合物沉积法可得到高温超导材料YBa2Cu3O7-x。
而低温超导材料则通常采用冶金和磁控溅射等技术。
2. 激光脉冲沉积：激光脉冲沉积是一种高效制备高温超导材料的方法。
通过激光束将材料蒸发并沉积于基底上，可以得到均匀且高结晶度的超导薄膜。
利用这种方法制备的超导材料，具有较高的超导转变温度和丰富的物理性质。
3. 生长和外延技术：生长和外延技术是另一种常用的超导材料制备方法。
生长技术包括熔体生长法和气相生长法，通过控制温度和形成条件，可以使超导材料在晶体中长出。
外延技术则是将超导材料沉积在晶体衬底上，形成薄膜状结构。
二、超导材料的测试技术1. 临界温度的测量：超导材料的临界温度是指从正常态转变为超导态的温度。
测量临界温度的方法主要有电阻测量法和磁化率测量法。
其中，电阻测量法是通过测量超导材料在不同温度下的电阻变化来确定临界温度；磁化率测量法则是通过测量超导材料在外磁场作用下的磁化率变化来确定临界温度。
2. 电输运性质测试：电输运性质测试是评估超导材料性能的重要手段。
常见的测试方法有电阻和电流密度的测量。
电阻测试可以用于评估超导材料的电子传输能力，而电流密度测试则是衡量超导材料承载电流的能力。
3. 结构与相变测试：超导材料的结构和相变性质对其性能有重要影响。
测试方法包括X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱等。
通过这些测试方法，可以了解超导材料的晶体结构、晶格缺陷以及晶格振动等信息。
超导材料的制备与加工
~9.5
金 Nb-Zr
~10 化
Nb-Zr-Ti
~9.8
化 Nb3Sn
18.05 合
合 V3Ga 物 V3Si
16.8
18
物
Nb3Ga
20.3
名称
Nb3(Al0.75Ge0.25) Nb3Ge NbN Pb1.0M0.51S6 (Pd0.55Cu0.45)H0.7 Li0.3Tb1.1S2 (YTh)2C3
1980s以前，超导材料的研究集中在合金和化合物
目前已发现的金属系超导材料，对于元素有27种， 对于合金和化合物已达近万种 由于其超导的临界转变温度仍然很低，需液氦冷却 才能实现，使其应用范围受到了一定的限制。
在1986年以前的75年的时间里，超导转变 温度仅提高了20K左右
2.1 超导材料的特性
8
自1986年起，超导材料的研究 出现了新的突破
1986年4月设在瑞士苏黎世的IBM研究所学者J.G.Bednorz
和K.A.Müller送出一篇题为“Possible High Tc Supper Conductivity in the Ba-La-Cu-O System”的论文：
在Ba-La-Cu-O系统中可能有高温超导电性，超导转变温度
2.1 超导材料的特性
15
（4）临界曲面
临界电流
临界曲面
临界温度
2.1 超导材料的特性
临界磁场
16
（5） 迈斯纳(Meissner)效应
完全导体的磁性质
超导体的磁性质
2.1 超导材料的特性
17
完全导体的磁性质
对于完全导体 由于 ，所以 T>Tc，H=0 E 0
T≤Tc，(aH)=T0<Tc时B加T磁 ≤场T的c， 情HE况 ≠0 0
实验报告_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一．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。
二．实验原理1．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 ? 与温度T 的关系可表示为：50AT +=ρρ （1） 式中?0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。
图2 汞的零电阻现象??电 阻 ︵ ? ︶ T (K)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 / 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。
3）临界磁场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 0/2相应的磁场叫临界磁场。
超导材料的研究与制备
超导材料的研究与制备超导材料是指在一定温度和磁场下能够完全抵抗电阻的材料。
从上世纪80年代开始，超导材料的研究和应用就引起了科学界和工业界的广泛关注。
超导材料具有强磁场、高电流密度和低损耗等优点，在能源、电子、传感器等领域具有广泛的应用前景。
本文将从超导材料的基本原理、研究进展、制备方法等方面进行详细介绍。
一、超导材料的基本原理超导材料的基本原理是超导现象。
超导现象最初是在1911年由荷兰物理学家海克·卡梅林格（Heike Kamerlingh Onnes）首次发现的。
他发现在极低温度下（接近绝对零度），磁性材料（如汞）的电阻突然消失，呈现出完全的超导状态。
随着科技的进步，人们发现除了极低温度下，还有其他材料也能呈现超导状态，而且超导温度也越来越高。
超导现象的解释是基于量子力学的BCS理论。
BCS理论认为超导是由于电子以配对形式出现引起的。
配对电子之间的距离远大于晶格常数，使得电子能很长时间地滞留在材料中，导致电阻为零。
二、超导材料的研究进展从最早的海克·卡梅林格发现超导现象，到现在的高超导材料研究，人类对超导材料的研究已经走过了近百年的历程。
随着科技的进步，超导材料的超导温度不断提高，也逐渐拓宽了其应用领域。
1.第一代超导材料第一代超导材料是指超导转变温度低于20K的铜氧化物（如YBaCuO）。
1986年，日本学者堀田教授发现YBaCuO的临界温度超过了90K，这一发现引起了超导材料研究的第二次浪潮。
2.第二代超导材料第二代超导材料是指超导转变温度在20K-77K（液氮温度）范围内的铁基超导体。
与第一代超导材料相比，铁基超导体具有更高的转变温度、更好的强度和韧性，能够在较强的磁场下工作。
3.第三代超导材料第三代超导材料是指超导转变温度高于77K的材料，也被称为高超导材料。
高超导材料的出现将极大地拓宽超导材料的应用领域，如超导电缆、超导电机、超导磁体、超导传感器等。
目前已经发现的高超导材料包括氢化物、硫化物、氧化物等。
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。
高温超导材料的设计和制备方法
高温超导材料的设计和制备方法超导材料是指在低温条件下能够表现出零电阻和磁场排斥效应的材料。
然而，传统的超导材料需要极低的温度才能达到超导状态，限制了它们在实际应用中的广泛使用。
为了克服这个障碍，科学家们一直在寻找新的高温超导材料，这些材料在相对较高的温度下就能实现超导。
设计和制备高温超导材料是一个复杂而困难的任务，但通过多年的研究和技术进步，我们已经取得了一些重要的突破。
下面将介绍几种常用的高温超导材料设计和制备方法。
一、复合氧化物法复合氧化物法是目前研究最为广泛的一种高温超导材料制备方法。
该方法主要利用氧化物材料的特殊结构和化学反应来实现高温超导。
其中最著名的是铜氧化物超导材料，例如YBa2Cu3O7和Bi2Sr2CaCu2O8等。
制备过程中，通常会使用粉末冶金技术，将所需的金属氧化物按照化学方程式的比例混合，并加热至高温进行反应。
这个方法的优点是制备过程简单、成本较低，而且可以通过控制反应条件来调整材料的物理性质。
然而，复合氧化物法存在着材料结构复杂、纯度要求高等问题，因此仍需要进一步的研究和改进。
二、基于合金设计的方法基于合金设计的方法是一种相对较新的高温超导材料制备方法，旨在通过合金的掺杂来改变材料的电子结构和超导性能。
例如，通过在铜氧化物中引入稀土元素掺杂，可以显著提高材料的临界温度。
制备过程中，首先需要制备纯度较高的基底材料，然后通过与掺杂元素的反应将其置于高温条件下。
这种方法的优点是可以在不改变材料结构的前提下，通过掺杂调整超导性能，探索高温超导材料的新领域。
然而，基于合金设计的方法仍面临着材料稳定性、掺杂效果等问题，需要进一步深入研究。
三、半导体材料的方法近年来，一些研究者将目光转向了半导体材料，认为其中可能存在潜在的高温超导性能。
这种方法的思路是通过半导体材料的特殊结构和电子性质来实现高温超导。
制备过程中，常常使用化学沉积法或者物理热蒸发法来制备纯度较高的半导体样品，然后通过控制材料的结构和掺杂元素来调整超导性能。
超导材料的超导转变温度测量与分析技巧
超导材料的超导转变温度测量与分析技巧引言超导材料是一类具有特殊电性质的材料，其在低温下能够表现出零电阻和完全抗磁性的特点。
超导转变温度是指材料从正常态转变为超导态所需的温度，是评价超导材料性能的重要指标。
本文将介绍超导转变温度的测量方法和分析技巧，帮助读者更好地理解和研究超导材料。
一、电阻法测量电阻法是最常用的测量超导转变温度的方法之一。
该方法基于超导材料在超导态下电阻为零的特性，通过测量材料的电阻随温度的变化来确定超导转变温度。
在电阻法中，通常采用四探针测量法来减小接触电阻的影响。
通过在超导材料上附加四个电极，两个电极用于注入电流，另外两个电极用于测量电压。
通过改变温度，记录电压随温度的变化曲线，当电阻突然减小到零时，即可确定超导转变温度。
然而，电阻法测量存在一些局限性。
首先，由于电极接触电阻的存在，超导转变温度的测量结果可能会受到一定的误差影响。
其次，电阻法只能测量到零电阻状态的超导转变温度，对于非零电阻的超导材料来说，该方法并不适用。
二、磁化率测量磁化率测量是另一种常用的测量超导转变温度的方法。
该方法基于超导材料在超导态下完全抗磁性的特点，通过测量磁化率随温度的变化来确定超导转变温度。
在磁化率测量中，通常采用交流磁化率测量法。
该方法通过在超导材料周围施加一个交变磁场，测量材料的交流磁化率随温度的变化。
当超导转变温度达到时，材料的交流磁化率会突然从负值跳变为正值。
然而，磁化率测量也存在一些限制。
首先，该方法对于非零电阻的超导材料并不适用。
其次，磁化率测量需要使用复杂的实验装置和精密的测量技术，对实验条件要求较高。
三、其他测量方法除了电阻法和磁化率测量法，还有一些其他的测量方法可以用于测量超导转变温度。
例如，热容法通过测量材料的热容随温度的变化来确定超导转变温度。
该方法适用于各种超导材料，但需要较为复杂的实验装置和精确的温度控制。
此外，还有一些新兴的测量方法正在被研究和发展，如超导量子干涉仪和扫描隧道显微镜等。
超导技术中的材料制备流程详解
超导技术中的材料制备流程详解引言超导技术是当今科学领域中备受关注的一个热门研究方向。
超导材料的制备是超导技术的核心环节之一，它对于实现高温超导、提高超导性能等方面具有重要意义。
本文将详细介绍超导技术中的材料制备流程，包括材料选择、材料合成、材料表征等方面的内容。
一、材料选择超导材料的选择是超导技术中的第一步。
目前，常见的超导材料主要有金属超导体、合金超导体和化合物超导体等。
金属超导体主要是指那些由金属元素构成的超导材料，如铜、铝等。
合金超导体则是由金属元素和非金属元素组成的材料，如铜氧化物超导体。
化合物超导体则是指由多种元素组成的复杂化合物，如镧系铜氧化物超导体。
在选择材料时，需要考虑其超导性能、稳定性、制备难度等因素。
超导性能是衡量材料超导性能优劣的重要指标，通常通过临界温度和临界电流密度来评价。
稳定性则是指材料在高温、高压等条件下的稳定性。
制备难度则是指制备该材料所需的工艺和设备的复杂程度。
综合考虑这些因素，选择合适的超导材料对于超导技术的发展具有重要意义。
二、材料合成材料合成是超导材料制备的关键步骤之一。
根据不同的超导材料类型，合成方法也有所不同。
下面将以铜氧化物超导体为例，介绍其合成方法。
铜氧化物超导体的合成方法主要有固相法、液相法和气相法等。
固相法是指通过固相反应将金属氧化物转化为超导材料。
液相法则是指通过溶液中的化学反应合成超导材料。
气相法则是指通过气相反应将气体转化为超导材料。
在固相法中，首先需要准备金属氧化物和其他辅助材料。
然后将它们按照一定的比例混合均匀，形成混合物。
接下来，将混合物放入高温炉中，在高温下进行烧结反应。
待反应完成后，取出样品，经过退火等处理，最终得到铜氧化物超导体。
液相法中，首先需要准备溶液，其中包含金属离子和其他辅助剂。
然后将溶液放入反应容器中，通过加热、搅拌等方式进行反应。
在反应过程中，金属离子会与其他化合物发生反应，形成超导材料。
最后，将样品进行干燥、退火等处理，得到铜氧化物超导体。
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。
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 。
了解超导技术的加工与制备方法
了解超导技术的加工与制备方法超导技术是一种在低温条件下，电阻为零的现象。
它在电子、能源和医学等领域有着广泛的应用前景。
然而，要实现超导材料的加工和制备并不容易。
本文将探讨超导技术的加工与制备方法，帮助读者更好地了解这一领域。
一、超导材料的基本概念超导材料是指在低温下电阻为零的材料。
在超导状态下，电流可以在材料内部无阻力地流动，这使得超导材料具有极低的能耗和高效的电导率。
超导材料的研究和应用有助于提高能源转换效率和电子器件的性能。
二、超导材料的制备方法1. 传统制备方法传统的超导材料制备方法主要包括熔炼法、溶液法和气相沉积法等。
熔炼法是将不同成分的原料混合后，在高温下进行熔炼和冷却，形成超导材料。
溶液法是将超导材料的原料溶解在溶剂中，通过溶液的蒸发和结晶得到超导材料。
气相沉积法是通过将气体中的超导材料原子沉积在基底上，形成超导材料。
2. 新型制备方法随着科学技术的发展，人们提出了一些新型的超导材料制备方法。
例如，化学气相沉积法（CVD）是一种将气体中的超导材料原子沉积在基底上的方法。
这种方法具有高效、低成本和高纯度的优点，可以制备出高质量的超导材料。
此外，激光烧结法、等离子体喷涂法等也是新型的超导材料制备方法。
三、超导材料的加工方法1. 热压法热压法是一种常用的超导材料加工方法。
它通过将超导材料置于高温和高压下，使其形成块状或片状材料。
这种方法可以改变材料的形状和尺寸，使其适应不同的应用需求。
热压法还可以提高超导材料的致密性和机械性能，提高其使用寿命。
2. 拉伸法拉伸法是一种将超导材料拉伸成细丝或细片的方法。
通过拉伸，可以使超导材料的晶粒细化，提高其超导性能。
此外，拉伸还可以改变材料的结构和形貌，使其适应不同的应用需求。
3. 切割和加工超导材料的切割和加工是将超导材料加工成所需形状和尺寸的方法。
常用的切割和加工方法包括切割、钻孔、铣削和磨削等。
这些方法可以使超导材料适应不同的应用需求，并提高其加工精度和表面质量。
超导材料制备技术使用指南
超导材料制备技术使用指南超导材料是一类具有极低电阻和完美磁通排斥特性的材料，是现代科学技术领域的重要基石。
本文将为您介绍超导材料制备技术的使用指南，帮助您了解超导材料制备的基本原理和常见的制备方法。
一、超导材料的基本原理超导材料是指在一定条件下能够完全消除电阻，并展现出完美的磁通排斥现象的材料。
这种材料具有非常低的电阻，可以让电流无损耗地通过。
超导现象的产生需要满足一定的温度、电流密度和磁场条件。
目前，最高温度的超导材料是铜氧化物系列，其超导转变温度可达到接近零下100摄氏度。
超导材料的制备需要在精确的温度和压力条件下进行，以保证材料具有良好的结晶质量和均匀的成分分布。
制备的关键是控制材料的结构和晶格缺陷。
二、超导材料制备方法1. 冷却法冷却法是最常见的制备超导材料的方法之一。
这种方法利用低温环境来降低材料的电阻并达到超导状态。
常见的冷却介质包括液氮和液氦。
在低温下，超导材料的电子和晶格之间的相互作用得到削弱，形成电子对并达到无电阻传输的状态。
2. 化学沉积法化学沉积法是一种通过化学反应在表面生长超导薄膜的方法。
这种方法通常需要通过浸泡超导材料的基底材料于溶液中，溶液中的化学物质与基底材料发生反应，形成超导薄膜。
化学沉积法制备的超导材料具有良好的结晶质量和较小的晶格缺陷。
3. 合金法合金法是通过将两种或多种金属元素混合加热熔融并冷却固化制备超导材料的方法。
合金法制备的超导材料通常具有较高的超导转变温度，但需要精确控制冷却速度和成分比例。
4. 真空蒸发法真空蒸发法是将超导材料的原始材料加热至高温并蒸发，然后在基底材料上冷凝形成薄膜。
这种方法通常需要高真空环境和较高的温度，制备的超导材料具有优异的电学性能和精细的薄膜结构。
三、超导材料制备技术的优化和难点制备高质量的超导材料是一个复杂的过程。
在制备过程中，需要避免晶格缺陷和杂质的引入，以及材料结构的不均匀性。
同时，对材料的物理性质和超导性能进行全面的表征和分析也是制备的关键所在。
超导制备流程
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在开展超导材料制备之前，需进行充分的准备。
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钇钡铜氧超导块材的制备加工
第二阶段焙烧中 何时通氧气？
磁悬浮现象及解释
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钇钡铜氧超导块材的制备加工
烘焙进行了4次， 分别为5g、10g、 10g、5g。 原因有？
钇钡铜氧超导块材的制备加工
第二阶段焙烧程序设定，C表示炉温温度（C），T表示焙烧时间（分））
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钇钡铜氧超导转变温度测量
为何两曲线不 重合？
钇钡铜氧超导转变温度测量
图像分析
钇钡铜氧超导块材的制备加工
将纯度为99.99%的Y2O3 、化学纯的 BaCO3 及化学纯的氧化铜以Y：Ba： Cu = 1：2：3的摩尔比粉末充分混 合并研磨，之后进行第一阶段粉末 的焙烧，而后用压片机压成小长方 形，再进行第二阶段块材的焙烧。
超导转变温度的测量及 超导块材的制备加工
目录
钇钡铜氧超导转变温度的测量 钇钡铜氧超导块材料的制备加工 磁悬浮实验现象及解释
超导现象及其特性
1.零电阻特性：指温度降低 到区域后，金属或合金内的 电阻突然减小到一个很小的 值
I(t)=I(0)exp(-t/τ）
超导现象及其特性
2.完全抗磁性 当把超导体置于外磁场中时，磁通 不能穿过超导体，使得超导体内部 的磁感应强度始终保持为零
钇钡铜氧超导块材的制备加工
O2 + Y2O3 + 4BaCO3 + 6CuO === 2YBaCuO + 4CO2
钇钡铜氧超导块材的制备加工
钇钡铜氧超，具体的程序升温如下： 第一阶段升温程序，C表示炉温温度（C），T表示焙烧时间（分）
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T1
C2
超导现象及其特性
钇钡铜氧超导转变温度测量
实验仪器主要是R-T测试装置
钇钡铜氧超导转变温度测量
钇钡铜氧超导转变温度测量
超导现象及其特性
A B C
钇钡铜氧超导转变温度测量
升温曲线
钇钡铜氧超导转变温度测量
钇钡铜氧超导转变温度测量
经过计算 升温时测得的超导转变温度 约为102K 降温时测得的超导转变温度 约为80K