超导体的发展历史
超导材料
摘要：简要介绍了超导材料的发展历史、现状，对未来的超导材料的发展作了展望，并对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。
关键词：超导体研究进展高温低温应用一前言超导材料是在低温条件下能出现超导电性的物质。
超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。
超导材料的发展经历了从低温到高温的过程，经过无数科学家的努力，超导材料的研究已经取得了巨大的发展。
近年来，随着材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度也越来越高。
高温超导材料的制备工艺也得到了长足的发展，一些制备高温超导材料的材料陆续被科学家发现。
现在，超导材料的研究主要集中在超导输电线缆，超导变压器等电力系统方面，还有，利用超导材料可以形成强磁场，是超导材料在磁悬浮列车的研究上有了用武之地，另外，超导材料在医学，生物学领域也取得了很大的成就。
超导材料的研究未来，超导材料的研究将会努力向实用化发展。
一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。
二研究现状1.超导材料的探索与发展探索新型超导材料在超导材料研究中始终起着关键的作用，同时也是一项高风险、高投入的研究工作。
自1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K 附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。
超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。
至1973年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。
以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。
1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其T c为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。
铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。
超导和低温物理学
超导和低温物理学超导和低温物理学是研究物质在极低温下展现出的特殊性质和现象的学科。
在这个领域中，人们对材料的导电性、磁性和热性质等进行研究，以探索新的物理现象和发展先进的技术应用。
本文将介绍超导现象和低温物理学的基本概念、历史背景以及相关应用。
一、超导现象超导现象是指在低至绝对零度（-273.15℃）附近的温度下，某些材料的电阻突然消失，电流得以无阻碍地通过，表现出理想的导电性。
这一现象首次被荷兰物理学家海克·坦·迪伦（Heike Kamerlingh Onnes）于1911年发现，并因其显著的导电性而被称为“超导”。
超导现象发生的关键是电子对的库珀对形成。
在普通材料中，由于电子之间的库仑排斥作用，电子以单个方式运动。
然而，在极低温下，当电子与晶格振动相互作用时，电子之间形成了库珀对。
这种库珀对的形成使电子不受散射，从而导致了电阻的突然消失。
超导材料通常分为低温超导体和高温超导体两类。
低温超导体是指需要极低温度（通常在几开尔文）才能表现超导性质的材料，如铅、铝等。
而高温超导体则是在相对较高的温度（超过液氮沸点77K）下显示超导性质的材料，如铜氧化物和铁基超导体。
二、低温物理学的历史低温物理学的研究始于19世纪末，当时科学家们开始探索低温对物质性质的影响。
1911年，海克·坦·迪伦发现了超导现象，为低温物理学的发展开辟了新的研究领域。
在20世纪上半叶，随着冷凝物理学的快速发展，低温物理学得到了广泛关注。
科学家们通过对超导和其他低温现象的研究，改进了制冷技术，并开发了各种用于实验和应用的低温装置，如液氮和液氦冷却系统。
20世纪后半叶，随着高温超导体的发现，低温物理学进入了新的阶段。
高温超导体的发现引起了极大的关注，并激发了人们对超导机制和理论的深入研究。
这一领域的发展使超导技术在能源传输、医学成像等方面具有了更广阔的应用前景。
三、超导和低温物理学的应用超导和低温物理学的研究不仅推动了物理学的发展，也为现代科技和工业应用提供了许多革新性的技术。
超导百年发展历史回顾与展望
超导百年发展历史回顾与展望摘要超导现象是物理学上一个重大的发现。
本文系统回顾超导发展历史和现状，对超导微观理论和超导技术应用做简单介绍，指出目前超导发展所面临的主要困难，并对超导未来的发展进行了探讨。
关键词超导电性；临界转变温度；机制中图分类号o4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）84-0091-02人们将在低温下直流电阻消失的现象称为超导电性，具有超导电性的材料称为超导体。
超导现象在物理学上是一项重大的发现，超导电性从被发现到现在已有百年历史，至今仍是科学家感兴趣领域之一。
随着多年的发展，超导理论和超导材料制备工艺都有了长足的进步。
可是目前实验室制备超导体远远还没有达到大规模应用的阶段，但一旦突破超导临界转变温度tc低缺点，超导技术将对社会和科学技术的发展产生深远的影响。
就如已故超导材料权威matthias所说：“如能在常温下，例如300k左右实现超导电性，则现代文明的一切技术将发生变化。
”1超导百年发展历史概况1908年，荷兰物理学家卡末林.昂内斯首次液化了氦气，最低温度可以达到4.2k左右，这也为超导的发现提供了技术支持。
1911年，卡莫林.昂内斯在提纯水银作为实验材料时候，发现水银在温度4.2k左右出现超导电性，这是人类首次发现超导现象。
由于液化氦气设备非常昂贵，因此在应用上受到极大限制。
在1973年至1986年13年间，尽管超导电性的研究出现很多新的成果，但是临界转变温度还是没有突破tc=23.3k的记录。
因此，在这时期不少理论和实验上的科研工作者甚至一致认为常规超导体的超导转化温度不可能超过tc=30k这个关口。
但就在1986年，德国科学家伯诺滋和穆勒[2]发现la-ba-cu-o化合物的超导转变温度可以达到35k。
这是一项重大发现，给当时正处于低潮的超导研究打入一剂强心针，这也直接导致全世界范围内掀起探索和寻找高温超导材料的热潮。
1987年超导研究继续推向高潮，2月中旬华裔科学家朱经武和吴茂昆获得转变温度为98k的超导体[3]；短短几天后我国科学家赵忠贤研究组宣布获得临界转变温度为100k的超导体[4]。
超导发展历程
超导发展历程超导发展历程始于1911年，当时荷兰物理学家海克·克朗伯士发现在低温下某些物质的电阻突然消失，这一现象被称为超导。
然而，在接下来的几十年中，超导研究进展缓慢，直到1957年，美国物理学家约瑟夫·巴丁和约瑟芬·巴丁成功实现了铌的超导，为超导研究注入了新的活力。
随着技术和理论的进一步进展，超导材料的研究逐渐深入。
1962年，美国物理学家约瑟夫·巴丁和理查德·费曼提出了巴丁-费曼理论，成功解释了超导现象的本质，并预言了一种新型超导材料——高温超导体。
然而，直到1986年，高温超导体才被发现，使得超导研究进入了快速发展阶段。
高温超导体的发现引起了全球科学界的巨大关注与研究热潮。
短短几年内，人们不断发现了具有更高临界温度的高温超导体，这使得超导技术渐渐走出实验室，应用于现实世界。
1996年，瑞士物理学家卡尔·奥斯廷和约瑟夫·努尼斯因在超导电缆领域的突破性工作而获得诺贝尔物理学奖。
随着超导技术的进一步发展，越来越多的应用领域开始探索超导的潜力。
超导磁体广泛应用于核磁共振成像、加速器和磁悬浮等领域。
超导电缆在能源传输方面具有巨大潜力，能够降低能源损耗并提高传输效率。
超导量子比特的研究为量子计算机技术的发展提供了新的思路。
当前，超导技术正面临着新的挑战和机遇。
科学家们正在不断寻找更高温度的超导体，以降低制冷成本并推动超导技术的普及应用。
同时，超导技术在电力、能源和通信等领域的应用潜力巨大，有望为人类社会带来革命性的变化。
在不远的将来，超导技术有望成为新能源、新材料和新型器件发展的重要推动力量。
4超导与高温超导
理学院 物理系 陈强
一. 超导了La-Sr-Cu-O中的La， 制成了Tc为7~22K的Bi-Sr-Cu-O超导体。 • 1988年1月，前田(Maeda)小组将Ca掺到Bi-Sr-Cu-O 体系中，看到了80K和110K两个温度上的超导转变， 使得Bi系列这种无稀土超导体的转变温度高于液氮温 度。 • 1988年2月，Tl-Ba-Ca-Cu-O系列氧化物被盛正直和 赫 尔 曼 (Hermann M) 等 人 发 现 ， 使 最 高 温 度 达 到 134K。
二. 超导体的基本物理性质
5. 临界磁场与温度的关系
T 2 T 2 BC B0 1 I C I 0 1 TC TC
图中曲线把B - T平面划分为两个区 域，正常态和超导态，从超导态到 正常态的变化可以通过改变温度来 实现，也可通过改变磁场来实现。 在曲线上，发生从正常态到超导态 的可逆变化。
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理学院 物理系 陈强
二. 超导体的基本物理性质
结论：
• 超导体不仅仅是电阻为零的理想导体
• 理想导体：经历的过程不同，磁化状态不同 • 超导体：磁场中的行为与加磁场的次序无关 – T >TC 或B >BC，处于正常态，磁场穿透介质 – T <TC或B < BC，呈超导态，磁场被完全排出介质
– 超导体内永远B 0 —— 完全抗磁性
完全被排挤出去，呈现完全抗磁性。人们将这种现 象称之为“迈斯纳效应”。
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理学院 物理系 陈强
二. 超导体的基本物理性质 设想比较两个实验 ： • 实验一：金属球经历下图过程
• 实验二：改变次序
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理学院 物理系 陈强
二. 超导体的基本物理性质 • 理想导体内部是否存在磁力线以及如何分布与
超导体技术的研究及其应用
超导体技术的研究及其应用随着科技的进步，超导体技术在现代科学研究中得到了广泛的应用。
超导体具有零电阻和完美导电的性质，不受电线电场影响，磁场强度非常强，因此在电力传输、磁共振成像、加速器和超导量子计算机等领域都有广泛应用前景。
一、超导体的研究历史早在1911年，荷兰物理学家海克·卡末林提出了超导现象。
直到1957年，当时美国的约翰·巴丹就成功地制得了超导体，这标志着超导体技术的研究得以真正被开展。
此后，光滑表面、单晶、高温、多层等新型超导材料的发现，让超导体技术得以不断地演化和发展。
二、超导体的基本特性超导体的最基本特性就是常温下的电阻率为零，当电流通过超导体时，不会受到任何阻碍。
并且在低温条件下，超导体的磁性非常强，超导体在强磁场下的特性是其主要的优势之一。
此外，超导体还具备高能效、稳定性、高输出功率等优点。
三、超导体的应用领域1. 电力传输超导体技术可用于电力传输，可以相对现有电线线路减少电能损耗，提高电线路的传输效率。
这一方面对全球城市化，农村电气化发展有积极意义。
2. 磁共振成像磁共振成像（MRI）技术利用强磁场和高频电磁波去捕捉人体内部器官的影像。
磁共振成像必须利用超导体来制造磁场，因为超导体可以提供比传统磁体更大的电流密度。
当使用超导体时，MRI图像清晰度更高，同时扫描速度也更快。
3. 加速器高能粒子加速器是粒子物理学实验的常用工具。
超导体在加速器中使用可以较前代的传统电磁铁更好的操纵高能粒子，因此在加速器中超导体得到广泛应用。
还有就是，在电子加速器中，如果使用超导体有助于更好地控制电子束在加速器中的移动，在束元和引出端可达到非常精确的不同形状。
4. 超导量子计算机超导量子计算机利用量子位相和超导电流在超导回路中的运动来存储和处理信息。
由于亚原子级别的巨大存储，超导电路中量子比特（qubit）可以同时处理多个值，使得量子计算机可以在瞬间完成传统计算机需要数百年才能达到的任务。
超导体技术的发展历程与前景
超导体技术的发展历程与前景超导体技术是一种非常重要的高科技领域，可以被应用于很多方面，例如磁共振成像、高速列车、核磁共振等等。
本文将对超导体的背景、历程、前景进行探究。
一、背景超导体指的是在一定的温度、压力、电场条件下表现出零电阻和完全磁通排斥的材料。
超导性质的发现可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林发现当汞的温度降低至室温以下时，电流通过汞会变得非常强，而且也会持续不断地进行。
这一性质被称为“超导性”，这也是超导体技术的基础。
二、历程在卡末林之后，物理学家们努力地探究低温下的超导体性质。
在1956年之后的很短一段时间，超导电流密度得到了显著提高，磁场也被压缩到几乎与铁磁体相等的程度。
这个时期，被称为“初级超导材料”，包括钽、铌和银。
然而，这些材料需要被冷却至非常低的温度才能够表现出超导效应。
在20世纪60年代，磁场被用来研究高温超导，这个过程是被称为“高温超导材料”的阶段。
这些材料虽然并不需要被冷却至非常低的温度，但是它们的超导电流密度依然相对较低。
从80年代到90年代，第三个阶段的超导材料被研发出来，被称为“中温超导材料”。
材料的超导温度提高到接近或超过-200°C，这意味着它们可以在液氮的温度下运作。
这一时期，YBCO材料的研究成果尤其引人注目。
由于材料结构中存在Yttrium、Barium和Copper，因此得名为YBCO。
三、前景超导技术已经被广泛应用于很多领域，例如电力、交通、医疗、通信等等。
其中，应用最广泛的是磁共振成像技术。
这种技术基于超导体科学理论，可以使用超导线圈创建极强的磁场。
这个磁场可以使得核自旋发生共振并向检测器发出信号，因此就可以得到成像。
另外，超导体技术在制造高功率而节能电缆中也具有广泛应用前景。
这种电缆由不锈钢绳、铜层、绝缘层和耐高温超导体组成，可以承受巨大的电流并减少电阻。
未来的超导体技术正在向着更高效、更环保的方向发展。
对于新型的超导材料的研发，也是当前的一个重要研究方向。
超导体是什么
超导体是什么
超导体是一种在低温下能够以零电阻电流传输的材料。
当超导体被冷却至其临
界温度以下时，材料的电阻会突然消失，电流可以无阻碍地在其中流动。
这种特殊的电性质使得超导体在许多领域有着广泛的应用。
超导体的发现历程
超导现象最早于1911年被荷兰物理学家海克·卡梅林·奥姆斯发现。
他发现在
液态氦的温度下，汞的电阻突然消失，电流可以持续流过汞而不损失能量。
这一现象被后来的研究者称为超导现象，对于科学界来说是一次重大的突破。
超导体的分类
超导体可分为低温超导体和高温超导体两种。
低温超导体是指其临界温度较低，通常需要接近绝对零度才能展现超导性质，如铅、汞等金属；而高温超导体则是指其临界温度相对较高，甚至可以达到液氮温度以下，如YBCO、BiSrCaCuO等化合物。
超导体的应用领域
超导体在科学研究和工程领域有着广泛的应用。
在磁共振成像（MRI）、粒子
加速器、磁悬浮列车等领域，超导体的零电阻特性被广泛应用，能够提高系统的效率和性能。
此外，超导体还被用于制造高灵敏度的量子比特、超导量子干涉仪等高端科技产品。
超导体的未来发展
随着对超导体研究的深入，科学家们正在不断探索新的超导材料和机制。
希望
未来可以发现更高临界温度的超导体，以实现室温超导的梦想。
超导体的发展将为能源传输、电子器件、计算机科学等领域带来巨大的变革。
超导体的奇妙性质和广泛应用使其成为科学界的热点研究领域之一。
对超导体
的研究将为未来科技的发展和人类社会带来更多惊喜和挑战。
超导体的应用与研究进展
超导体的应用与研究进展近年来，超导体作为一种重要的电性材料，在物理学、电子学、能源、医学等领域都具有广泛的应用。
随着科技的不断发展和研究进展，越来越多的新型超导体被发现，并应用于更多的领域。
一、超导体的发现及基本原理超导体最早是由荷兰物理学家昂斯·缪斯发现的。
当温度降到一定程度时，电阻会变得非常小甚至为零，这一现象被称为超导现象。
超导现象的产生是由于超导体中的电子形成了库珀对，电子与电子之间的排斥力被抵消，电阻降至极低，磁场被完全排斥。
二、超导体在物理学和电子学中的应用在许多物理学和电子学领域，超导体都具有重要的应用。
例如，超导磁体广泛应用于核磁共振成像、磁共振造影等医学技术中。
超导电缆也能在输电时减少能源损耗，提高能源传输效率。
此外，超导器件也被应用于频率标准装置、微波元件以及红外探测器等。
三、超导体在能源领域中的应用在能源领域中，超导体也受到广泛的关注。
目前，许多国家都在积极研究和开发超导电力设备，使其应用于电力系统中。
超导电缆、超导发电机和超导输电线路等超导设备的应用，不仅可以提高输电效率，而且还能够提高电力系统的可靠性和稳定性。
同时，超导发电机还能够提高发电效率，降低发电成本。
四、超导体在医学领域中的应用超导体在医学领域中也具有广泛的应用。
例如，MRI（磁共振成像）技术就是利用超导磁体产生强磁场来实现的。
随着科技的不断进步，高温超导体的应用也越来越广泛。
由于高温超导体的超导温度更高，制备过程更容易控制，因此其制造成本比低温超导体更低，市场潜力更大。
五、超导体在量子计算领域中的应用超导体在量子计算领域中也具有重要的应用价值。
由于超导电子之间的相互作用比其他电子材料中更强，使得超导体更容易实现量子比特。
近年来，许多研究人员致力于研究高温超导体的量子计算应用。
未来，随着量子计算技术的不断发展，超导体在这一领域中的应用将会更加广泛。
总之，超导体作为一种重要的电性材料，具有广泛的应用前景。
ybco超导体临界温度
ybco超导体临界温度
摘要：
1.超导体的概念和临界温度
2.超导体的发展历程
3.目前最高临界温度的超导体材料
4.超导体的应用领域
5.钇钡铜氧超导体的临界温度
正文：
一、超导体的概念和临界温度
超导体是指在低温下电阻为零的材料，能够实现电流的无阻力流动。
临界温度是指材料从正常状态到超导状态的转变温度。
超导体的主要用途是减少电能损耗和提高电能传输效率。
二、超导体的发展历程
自1911 年以来，人们开始探索高温超导的历程。
在这一过程中，超导温度由水银的4.2K 提高到23.22K。
1986 年，钡镧铜氧化物超导温度达到
30K，随后又刷新到40.2K、43K、46K、53K，最终在1987 年2 月15 日发现了98K 超导体。
这些突破性成果使得超导技术走向大规模应用。
三、目前最高临界温度的超导体材料
目前，最高临界温度的超导体材料是钇钡铜氧（YBCO），其临界温度达到90K（183K）。
此外，还有其他临界温度较高的超导体材料，如铋锶钙铜氧（110K，163K）。
四、超导体的应用领域
超导体可以用作电机的线圈，减少电能损耗，或者用于长距离电能传输，减少电能浪费。
此外，超导体在磁悬浮列车、核磁共振成像、高能物理等领域也有广泛应用。
五、钇钡铜氧超导体的临界温度
钇钡铜氧（YBCO）是一种高温超导材料，其临界温度已经达到90K （183K），具有很高的实用价值。
然而，钇钡铜氧超导体的加工性能仍有待提高，以实现其在实际应用中的广泛应用。
总之，目前最高临界温度的超导体材料是钇钡铜氧，其临界温度为90K。
超导材料发展历程及现行理论解释与应用.pptx
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发展历程
• 1911年，荷兰科学家H. K. Ones 利用低温技术研究金属的电阻特性时发现Hg在温度 低至4.2K时电阻降为零。后人把这种状态叫超导态。并把电阻突然降为零的温度 称为临界温度，记为Tc。
• 但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。 人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4.2K提高到铌 三锗的23．22K，才提高了19K,科学家们用乌龟来形容这个程度。
• 一个比较形象的理解：当一个电子在晶格中运动时，由于异性电荷相吸而导 致局域晶格畸变，当另外一个电子通过时，会感受到第一个电子通过时导致 的晶格畸变的影响，从而在两个电子之间产生间接吸引相互作用，这就是 “库珀对”，其总动量和总自旋为零。所有电子对在运动过程中能够保持 “步调一致”（相位相干，即相位相同），即使受到杂质等散射也将保持总 动量不变，从而在外加电场作用下能够不损失能量而运动——这种现象就是 超导。所以说，超导是微观量子凝聚态的宏观表现。
• （3）临界电流密度Jc：当通过超导体的电流密度超过临界电流密度Jc时， 超导体由超导体恢复为正常状态。临界电流密度Jc与温度、磁场强度有关。
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实验检验
为了证实（超导体）电阻为零，科学家将一 个铅制圆环，放入温度低于Tc=7.2K的空间， 利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果 发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16 日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间 内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电 能没有损失，当温度升到高于Tc时，圆环由 超导状态变正常态，材料的电阻骤然增大， 感应电流立刻消失，这就是著名的昂尼斯持 久电流实验。
的崔田教授组在“传统
高温超导体”的研究上
超导材料
节约能源
超导输电 超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计， 目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线上，在中国每年的电力损 失达1000多亿度，若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。 根据超导电缆绝缘介质的工作温度, 电缆可分为室温介质绝缘电缆和低温介质 绝缘电缆。 室温介质电缆的主要优点是结构简单,它具有和常规电缆相似的绝缘结构, 输送容量比常规电缆大3倍以上。室温介质电缆在液氮温度条件下, 电缆的绝缘 层则工作在室温条件下, 其绝缘的加工和安装也相对简单。同时,绝缘材料的选 择具有较大的空间,加工技术比较成熟。相对于低温介质电缆, 室温介质电缆具 有损耗较大,运行费用较高等缺点。室温介质电缆绝缘加工在电缆低温容器上, 电缆整体尺寸较大,通常为单芯电缆。 低温介质绝缘电缆的电绝缘层和超导带均工作在液氮温度下。液氮作为复 合电绝缘的一部分起着一定的绝缘作用。相对于室温介质电缆,低温介质绝缘电 缆传输容量更大, 损耗更小, 运行成本较低。其输送容量可达常规电缆大5 倍 以上 , 但存在结构复杂, 耗用的超导带材较多等不足, 低温下绝缘材料的长期 可靠性等方面尚缺乏足够的验证。低温介质电缆设计有单芯和三芯两种结构。 三芯电缆的3 根导体工作在同一个低温容器中。三芯电缆还可设计为三相轴电 缆
3. 迈斯纳效应：不论开始时有无外磁场，只要T＜Tc， 超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零， 即超导体能把磁力线全部排斥到体外，这种现象称 为迈斯纳效应。
迈斯纳效应的磁悬浮试验
S N
S
N
S: 超导态 N: 正常态
材料进入超导态后，不允许磁场存在它的体 内，这样超导体在磁场中的行为，将与加磁 场的次序无关，或者说与历史无关，不同于 理想导体。
超导论文
1.1.1 超导物理之父— 海克·卡末林·昂内斯
1.1.2 液化氦气成功为超导的发现奠定基础
1.1.3. 首次发现超导
1.1.4 零电阻效应的证实
1.2超导材料的特点10
1.2.1超导的零电阻效应................................................
1870年,卡末林-昂内斯进入格罗宁根（Groningen）大学学习,第二年获科学学士学位。在格罗宁根大学,他学习了物理学和数学.次年转人德国海德堡（Heidelharg ）大学,在这里曾有向化学家罗伯特·威廉·本生（Robert Wilhelm Bunsen）及物理学家基尔霍夫（Kirchhoff）请教学习的机会。他是在基尔霍夫私人实验室工作的两名学生之一。
第一章 超导.1 超导物理之父— 海克·卡末林·昂内斯
1853年9 月21 日海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）出生于荷兰的格罗宁根（Groningen）。他的父亲拥有一制瓦厂, 但他的母亲艺术素养颇佳, 深深影响了他。他的姐夫是当时Liden（地名）有名气的画家。卡末林一昂内斯年轻时也曾涉猎诗歌。
改革开放以来我国社会主义市场经济体制逐步建立，综合国力日益增强，人民生活水平大大提高，然而在这快速发展的同时一些深层次的矛盾与问题日益积累和加深，致使我国的可持续发展面临着诸多困境。一、一次能源资源面临枯竭，相关要素资源严重短缺。目前我国探明可开采的石油储量约21亿吨预计还可开采11.3年，煤炭1145亿吨预计还可开采45年，天然气1.88万亿立方米预计还可开采27.2年（数据来源：BP世界能源统计2008）。二、资源消耗过大，环境严重恶化，面临巨大的温室气体减排压力。科学观测表明，地球大气中二氧化碳的浓度已从工业革命前的280ppm（280毫升/立方米）上升到了2008年的386ppm。很多科学家将400~450ppm设为大气中二氧化碳的浓度上限，以避免“不可逆转的灾难性后果”。以上的数据表明我国（乃至全球）要实现可持续发展必须走低能高效之路，一方面最大限度地提高能源特别是不可再生能源的终端利用效率，另一方面大力开发利用新能源，寻找满足我国能源需求的终极解决途径。中国南方电力公司副总经理肖鹏曾在《中国电力工业变革与发展的战略选择》中强调要高度重视并加快高温超导技术的研发利用。他指出：高温超导技术是21世纪有可能为电力工业带来革命性变化的唯一高科技储备，也是未来新能源变革的重要技术支撑。
高温超导材料
高温超导材料摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。
关键词：超导材料研究进展高温应用一、高温超导材料的发展背景及其发展历史高温超导体通常是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料。
人们在超导体被发现的时候（1911年），就被其奇特的性质（即零电阻，反磁性，和量子隧道效应）所吸引。
但在此后长达七十五年的时间内所有已发现的超导体都只是在极低的温度（23 K)下才显示超导，因此它们的应用受到了极大的限制。
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。
1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。
1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。
超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。
至1973年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。
物理学中的超导体研究
物理学中的超导体研究超导体是指某些物质在低温下具有零电阻的特性，是物理学中的一个重要研究领域，在材料科学、能源技术等领域具有广泛的应用价值。
本文将从超导体的基本概念、超导体的研究历程、超导体的应用及未来发展等方面进行探讨。
一、超导体的基本概念超导体的本质是指当某些物质在低温情况下，电阻变为零，电流可以在物质内部自由流动，这种现象被称为超导。
在超导状态下，电子通过物质时不会受到任何散射，电流可以持续不断地流动，而且不会发生任何热量损失。
超导体的超导性质是由超导电子对所形成的凝胶态波动所引起的，这些波动在一定范围内保持稳定并独立于温度变化。
超导体的超导温度是指材料开始呈现超导现象的温度，具有超导性质的物质一般都需要在极低的温度下工作，比如液氦的沸点-269°C以下，但是有些特殊的材料可以在室温下呈现超导态。
二、超导体的研究历程超导现象最早于1911年被荷兰物理学家Kamerlingh Onnes首次发现，他利用液化氦制造的低温环境下观察到了汞的超导现象。
这是超导领域的开创性突破，也是固体物理学研究的重要里程碑之一。
20世纪40年代至50年代，科学家们陆续发现了铝、铅、锡等新的超导材料，超导属性温度不断提高。
20世纪60年代至70年代，法籍华人蒋英成等人发现了重要的Y-Ba-Cu-O超导材料，开创了高温超导研究的新时代。
80年代至90年代，科学家们开展了新一轮材料开发，发现了多种高温超导材料，光谱学、电子显微学等技术也得到广泛应用。
21世纪以来，研究表明FeAs（铁基）超导材料和BaHfNbO（铁电高温超导材料）的超导温度可达到高于50K的水平，这为实现高温超导提供了新的机遇。
三、超导体的应用超导体不仅具备零电阻、高电流密度、高磁场性能和大变形能力等优良特性，还可以在强磁场、高频数下使用，因此具有广泛的应用前景。
1. 磁共振成像：超导磁体可以用来产生强磁场，应用于高清晰度的磁共振成像（MRI）技术，以诊断人体疾病和观察神经系统的活动。
超导体技术的发展和应用前景
超导体技术的发展和应用前景超导体是指在低于临界温度时电阻为零的材料。
超导体的发现和研究对现代科学技术的发展产生了深远的影响。
超导体的出现，不仅是材料科学、物理学等学科的一个重要发现，同时也具有广泛的应用前景。
一、超导体的历史与发现超导材料的历史可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林发现，在将汞冷却到低于4.2K时，汞的电阻会降至零。
他的这个发现被称为“超导”的现象，从此开始了超导体研究的历史。
随后，众多科学家通过实验研究，不断发现了越来越多的超导材料。
除了汞，其他的超导体材料还包括铝、锡、铅、银等。
同时，人们发现，在不同的超导物质中，其超导温度是不同的，有的甚至可以超过室温。
二、超导体的应用前景超导体的应用前景非常广泛，涉及到诸多领域，如能源、交通、医疗、通讯和计算机等。
由于超导体具有低电阻和长时间的恒定电流等特性，在这些领域中具有重要的应用价值。
1. 能源领域能源领域是超导体应用的主要领域之一。
使用超导体能够使输电线路的输送能效提高，减少能量的损失，并提高电网的安全性。
同时，超导线圈用于能量储存和传输设备，如磁共振成像（ MRI ）、惯性约束核聚变等，也是超导体在能源领域中的重要应用。
2. 交通领域超导体的运用也在交通领域中得到广泛的应用，它可以被用来制造更快的磁悬浮列车和磁浮飞车。
3. 医疗领域在医疗领域中，超导体被用来制造磁共振成像仪（MRI），这种医疗设备采用磁共振原理和超导体技术，得以获得高分辨率的三维图像，快速准确地诊断病情。
4. 通讯领域超导体也将在通讯领域得到广泛应用，比如制作超导材料的微波滤波器。
使用超导材料的滤波器可以有效地解决传输单元中出现的电磁波干扰和降低运行时间。
5. 计算机领域超导体还将被用来创建下一代计算机，基于量子信息的超导量子计算机将会比现有的计算机快得多。
三、超导体技术的瓶颈与挑战随着人们对超导体技术的认识不断增加，也越来越多地发现它存在一些问题。
超导材料的发展及应用
超导材料的发展及应用超导技术起源于1911年，当时荷兰物理学家海克·庞斯和焦尔达南在实验室中发现，将某些金属材料冷却到一个特定温度以下，就可以让电流在其中自由流动而不产生电阻。
这种现象被称为超导，这些金属材料被称为超导材料。
随着科学技术的发展，超导技术得到了广泛应用。
在磁共振成像(MRI)中，超导线圈被用作产生人体图像所需的巨大磁场的源头。
超导磁铁也用于其他需要超强磁场的应用，如粒子加速器、电动机、磁悬浮列车等。
随着超导材料科学的不断发展，许多新的超导材料被开发出来。
下面我们将对超导材料的发展和其应用领域进行探讨。
一、高温超导材料最早被发现的超导材料必须在极低的温度下才能表现出超导性质，这大大限制了其应用范围。
1986年，苏黎世联邦工院的两位科学家张贻芬和穆斯拉德·阿里发现了一种可以在-135摄氏度以下展现超导性质的铜基化合物。
这种化合物的超导温度是以前铜基超导体的五倍以上。
高温超导材料的出现大大加快了超导技术的发展。
这些材料能够在常温下表现出超导性，为更广泛的应用提供了可能。
高温超导材料已经被广泛应用于能源、航空航天、通信和医疗等领域。
二、应用领域1. 能源超导材料在能源行业中的应用非常广泛。
超导发电机是超导技术的一个主要应用。
它是由一对超导电磁铁制成的旋转电机，可以用来生成电能。
超导电缆也是一种重要的超导技术应用，可用于输电线路和电气设备的电缆，可以显著提高电力输送效率。
2. 航空航天超导技术在航空航天领域有着重要的应用。
超导磁铁和超导电机被广泛应用于某些航天器的制造和测试中。
航空航天领域是超导技术发展中的一个重要应用领域，与它相关的研发领域在技术和科学方面都有巨大的潜力。
3. 通信超导器件在通信器件中起着重要的作用。
它们通常用于制造高品质的集成电路和微波电路。
超导器件还可以提高通信系统的效率，减少能源浪费。
在随着5G通信的普及，超导技术也将在这一领域得到广泛应用。
4. 医疗超导技术在医疗行业中有许多应用，如磁共振成像(MRI)、磁谱仪等。
超导技术的发展与应用前景
超导技术的发展与应用前景引言：超导技术是一种高科技产业。
由于其特殊的物理性质和超凡的性能，超导体在能源、交通、通讯等各个领域都具有广泛的应用前景。
为了更好的利用和发展超导技术，很多人开始研究、开发和推广超导材料和相关工具。
第一章：超导性质和技术发展超导性是材料具有在低温下磁场完全消失、电阻完全消失等特殊的物理性质，它是一种极新颖的物质状态。
超导技术是一种高科技产业，它具有很大的应用潜力。
在世界范围内，人们开始探索和应用超导技术。
1957年，J. Bardeen、L.N. Cooper和J.R. Schrieffer提出了BCS双层变换理论，这一发现开创了超导研究的新时代。
以后，在物理学家们的不断努力下，不断发现了一些新的内在规律和现象。
目前，超导技术已获得了长足的发展。
一些先进的超导技术如高温超导、合金超导等已可在实际生产和建设中使用。
随着超导技术的不断发展和完善，很多高新技术将会创造出许多新的领域和新的产业。
第二章：超导技术的应用前景超导技术在电力、电子、交通等很多领域得到了广泛的应用，其中尤其是在能源领域的应用比较广泛。
1.超导电缆超导电缆是一种应用超导技术的新型输电线路，与普通电缆相比，其传输能力更强，能大大减少能量损耗和空间占用。
目前该技术的商业化开发已经开始，其中的高磁场超导电缆已经成功地应用于国内的很多大型工程项目中。
2.超导磁力悬浮列车超导磁力悬浮列车可以在低空飞行，并以高速运行，具有速度快、效率高、环保等多项优势。
这是超导材料和技术应用的典型案例，因此也是超导技术的代表性领域之一。
在国内，已有“和谐号”等超级高铁投入使用。
3. MRIMRI技术是一种跨学科交叉的技术领域，其具有高分辨率、不需使用放射性物质等优点。
超导性能优异的磁体是实现MRI技术的关键，近年来，超导磁体的开发、制备和应用也取得了很大的进展。
各种新型MRI仪器正在不断涌现。
结论：超导技术的发展与应用前景是非常广阔的，随着科技的不断进步，超导材料和相关技术将为人类带来更多的好处和便利。
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YBaCuO发现者之争
朱经武的合作者，阿拉巴马大学的吴茂昆通过计算预 言钇钡铜氧将是最佳的超导体候选者。 1月28日，吴茂昆合成了钇钡铜氧样品。29日下午，测 量发现90Ｋ左右的超导电性。 1月30日，吴茂昆飞往休斯顿，在那里进一步验证了 90K的超导现象。 2月5日，朱经武将2篇相关论文寄往PRL。 2月16日，朱在新闻发布会上宣布发现液氮温度（77K） 以上的超导体，但成分需要在论文3月2日发表后公布。 但未经他同意，理学院院长Weinstein将这一秘密泄露 给《休斯顿纪事报》。
YBa2Cu3O7-δ的结构
Critical temperature (T Formula YBa2Cu3O7 Bi2Sr2CuO6 Bi2Sr2CaCu2O8 Bi2Sr2Ca2Cu3O6 Tl2Ba2CuO6 Tl2Ba2CaCu2O8 Tl2Ba2Ca2Cu3O10
c
), crystal structure and lattice constants of some high-
这还不包括与超导密 切相关的超流领域的 诺贝尔奖：
(1962,1978,1996)
The Nobel Prize in Physics 2003
"contributions to the theory of superconductors and superfluids" Alexei A. Abrikosov Vitaly L. Ginzburg Anthony J. Leggett
1.超导体的发展历史
动力与电气工程系 王 雷
1.1超导体的发现
物质的态
1 3 2 m v K bT 2 2
1.1 超导现象的发现
最难液化的物质?
He的液化
Onnes, 1911
1.1 超导现象的发现
最接近绝对零度的物质
1.1 超导现象的发现
金属的电阻理论预测
What would happen to the resistance of a metal as it was cooled to absolute zero? Three popular theories at the turn of the 20th century. But which one would agree with experiment?
铌钛（NbTi）
第一种具有实用价值的超导体
Tc=9.2 K, Hc>15 T
In 1962 Nb-Ti were discovered by T.G. Berlincourt and R.R. Hake
NbTi导线——第一代超导线带材
1.2 超导体的发展
铌三锡（Nb3Sn）
具有实用价值的超导体
1.2合金超导体
其它超导体
1.2 超导体的发展
单质超导体
超导的条件
温度:T<Tc
超导
电流:I<Ic
磁场:H<Hc
金属超导体的临 界场Hc很小，也 不能通过大电流。
1.2 超导体的发展
合金超导体
Bi （铋） 不超导 Au （金） 不超导
Bi-Au合金
超导
合金超导体的临界磁场 大大增加！ In 1931, W. J. de Haas, the new director of the Kamerlingh Onnes Laboratory in Leiden. 1.2 超导体的发展
"theory of superconductivity, usually called the BCS-theory" John Bardeen Leon Neil Cooper John Robert Schrieffer
The Nobel Prize in Physics 1973 The Nobel Prize in Physics 1987
"their discovery of superconductivity in ceramic materials" J. Georg Bednorz K. Alexander Müller
"experimental discoveries of tunneling phenomena in superconductors" Ivar Giaever "for his theoretical predictions of Josephson effects" Brian David Josephson
YBaCuO发现者之争
东京大学水上忍小组发现了临界温度高达80K的 YBaCuO超导体,论文于2月23日寄到了《日本应用物理》 杂志，并于4月份才发表 。
YBaCuO发现者之争
2月19日，赵忠贤小组在钇钡铜氧中发现了起始温度高 于100Ｋ，中点温度为92.8Ｋ的超导转变。与以前不同， 这一次，他们迅速地在第二天就将论文写成并寄出， 并办理申请专利。《科学通报》于2月21日收到论文， 但专利申请却没有成功，因国外已申请在先了。 在2月24日召开了新闻发布会，正式公布了赵忠贤等人 的成果和新超导体的成分。2月25日的《Sr)2CuO4超导体的发现
1986年1月，ＩＢＭ实验室科学家缪勒（A. Müller）和贝德诺兹（J.G. Bednorz） 制备了Ba-La-Cu-O样品，利用电阻测量观察到了30Ｋ左右的起始转变温度。
日本的研究
东京大学的北泽宏一和金泽尚一，于11月验证了LaBa-Cu-O的超导电性（Tc~30 K）。 东京大学的伟岸光二，12月发现La-Sr-Cu-O起始转变 温度达到了37K，在33K变为零电阻。
1.1 超导现象的发现
超导领域的诺贝尔奖们
The Nobel Prize in Physics 1913
"his investigations on the properties of matter at low temperatures " Heike Kamerlingh Onnes
The Nobel Prize in Physics 1972
中国的研究
中科院物理所的赵忠贤小组也开始进行相关的工作。
12月20日，观察到了SrLaCuO的起始温度为48.6K。 并在BaLaCuO中观察到了70K的超导迹象。 12月27日，《人民日报》就报道了发现70K超导体的
消息。
1987年1月17日，48.6K的论文才被送到《科学通报》。
铌三锡的制备
NbTi/Nb3Sn导线绕制的MRI磁体
医疗核磁共振仪（2~3T）
设计中的11T核磁共振仪
1.3氧化物超导体的发现
参考文献：“对1986-1987年间高温超导体发现的历史再考察”，刘兵，《二十一世纪》1995年4月
氧化物超导体
转变温度最高的合金（金属间化合物）超导体：铌三锗（Nb3Ge）Tc=23Ｋ。 1964年，人们发现了第一个氧化物超导体，即锶钛氧化物，但Tc只有0.3Ｋ。 1975年由斯莱特（A.W. Sleight）等人发现的Tc为14Ｋ的钡铅铋氧化物超导体。
T
c
superconductors
Notation 123 Bi-2201 Bi-2212 Bi-2223 Tl-2201 Tl-2212 Tl-2223
Tc
c
(K)
Crystal structure Orthorhombic Tetragonal Tetragonal Tetragonal Tetragonal Tetragonal Tetragonal
美国的研究
休斯顿大学的朱经武，11月立即着手相关研究工作， 并在La-Ba-Cu-O中观察到~73K的转变温度，但结果不 可重复。 12月，在MRS年会上，东京大学的北泽宏一，报道了 日本的研究结果。 12月，朱经武向PRL寄出了La-Ba-Cu-O 的Tc=40K的论 文。并再次观测到70K的转变迹象，月末将该结果寄向 SCIENCE杂质。 同时，贝尔实验室的Cava也获得了39K的转变温度。
92 20 85 110 80 108 125
TlBa2Ca3Cu4O11
HgBa2CuO4 HgBa2CaCu2O6 HgBa2Ca2Cu3O8
Tl-1234
Hg-1201 Hg-1212 Hg-1223
122
94 128 134
Tetragonal
Tetragonal Tetragonal Tetragonal
高温铜基氧化物超导体的发现
A. Müller and J.G. Bednorz
1987年诺贝尔物理学奖
超导体的发现历史图谱
Tc=18.3K, Hc>30 T
Nb3Sn were discovered in 1954. In April 2008 a record non-copper current density was claimed of 2643 A/mm²at 12 T and 4.2 K
Nb3Sn晶格结构图
1.1 超导现象的发现
电阻消失了！
The measured resistance of gold doesn’t superconduct, but mercury does. R=0Ω ???
R<10-6Ω
1.1 超导现象的发现
零电阻的实验观测！
超导领域的第一个诺贝尔物理学奖
Nobel Prize in Physics (1913)