超导材料培训课件

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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。01:1 5:1901: 15:1901 :159/2 0/2020 1:15:19 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.9.20 01:15:1 901:15 Sep-202 0-Sep-2 0
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 01:15:1 901:15: 1901:1 5Sunda y, September 20, 2020
• 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
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（92 K）、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(superconducting ma-terial of Bi-system
oxides)
• 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
热二
吴施熠徽
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，并取得了许多 实质性的进展。
• 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
• 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。
超导材料的应用
• 让电流畅通无阻 • 超导发电机 • 电能的储藏 • 电磁炮 • 散热 • 超导磁悬浮列车 • 超导潜艇 • 冷子管和超导电脑 • 超导量子干涉器（SQUID)和它的生医应用 • 生物超导
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•谢谢
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.9. 2020.9. 20Sunday, September 20, 2020