高温超导体-钇钡铜氧

ABO3型结构的框架，一般
不出现缺位。
图2.4
2. 基本结构——YBCO
图2.5
2. 基本结构——YBCO
自1986年发现铜氧化物高温超导体以来，已 经有七大氧化物体系。
YBCO系超导体有几种不同的相： 123相：YBa2Cu3O7-δ（Y-123相或YBCO）； 247相：Y2Ba4Cu7O15（Y-247相）； 124相：YBa2Cu3O8（Y-124相）；
1. 简 介——概念
▪
超导材料，又称为超导体
（superconductor）。当某导体在一温度下，可使
电阻为零而称之。
▪
两个特性：零电阻、抗磁性。
图1.1
1. 简 介——发现
▪
1911年，荷兰科学家卡末林—昂内斯用液氦冷
却汞，当温度下降到4.2K（﹣268.95℃）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。
PPT模板下载： 节日PPT模板： PPT背景图片： 优秀PPT下载： Word教程： 资料下载：
范文下载：
教案下载：
行业PPT模板： PPT素材下载：
PPT图表下载： PPT教程： Excel教程： PPT课件下载： 试卷下载：
钇钡铜氧超导体结构与性能
目录
1 2 3 4
简介 基本结构 制备方法 性能及其应用
出钇钡铜氧，放在绝缘板上冷却。
3. 制备方法——贮存
贮存方法： 储存在阴凉、干燥的地方，并保持贮藏
器密封。避免与强氧化物、潮湿接触。确保 工作间有良好的通风或排气装置。
4. 性能极其应用
零电阻
零电阻 Text
超导体
抗抗磁磁性性
Text
量子隧道 效应
4. 性能极其应用——电应用
昂尼斯持久电流实验： 1954年，为了证实超导体电阻为零，科学家将
B代表半径较小的过渡金属阳离
子；
图2.2
A和B离子的价态之和为+6。
2. 基本结构——钙钛矿型
钙钛矿结构的化合物的组 分可通过部分代替而在很宽的 范围内发生变化，也就是说它 们在一定的组分范围内可以生 成很多保持钙钛矿型基本结构 的新的化合物。
图2.2
2. 基本结构——钙钛矿型
用元素部分替代产生的新 化合物虽然其结构没有发生变 化，但是它们的物理特性往往 会发生很大的改变，部分替代 后的化合物的导电性、磁性、 超导性等会发生很大的变化。
4. 性能极其应用——电应用
大电流应用：
超导体最理想的应用是在城市商业用电输送
系统当零电中阻充当电缆带材。常规电缆的输抗送磁损性 耗5-
8%。然Te而xt 由于费用过高和冷却系统难以达到现有
要求导致实用化困难重重。
Text
但现在已经有部分地点进行了试运行。2001 年五月，丹麦首都哥本哈根大约150,000居民使用 上了由超导材料传送的生活用电。
图2.2
2. 基本结构——钙钛矿型
铜氧化物的基本结 构大都是层状钙钛矿结 构。
这种结构或多或少 地存在着氧缺位和A晶位 阳离子的缺位。
图2.3
2. 基本结构——钙钛矿型
氧缺位的发生很普遍
，数量也可以在很大的范
围内变化。
A晶位的阳离子也容
易出现缺位，同时造成氧
过剩。
而B晶位上的阳离子与
氧离子组成的八面体是
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。
1. 简 介——发现
▪ 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。
图1.2
图1.3
1. 简 介——发现
图2.1
2. 基本结构——晶胞
Y ：1个 Ba ：2个 Cu ：8×1/8+8×1/4=3 O： 8×1/4+7×1/2=11/2 这是由于晶胞中的O有缺 陷造成的。
图2.1
2. 基本结构——钙钛矿型
一般而言，氧化物超导体都是钙
钛矿型结构派生出来的，称之为有缺
陷的钙钛矿型化合物。此类化合物一
般都具有理想的配比化学式ABO3 A代表较大离子半径的阳离子；
2. 基本结构——YBCO
在铜氧化合物超导体 中，由于YBCO体系在结构 上具有完整的CuO2和Cu-O 链因而是理想的基础连接 对象，也一直是人们关注 的焦点之一。
图2.6 图2.7
3. 制备方法——准备
400℃下在马弗炉 中干燥反应试剂Y2O3 、CuO、BaCO3两个 小时。
称取0.5g的BaCO3
1987年1月，休斯顿大学的朱经武和阿
拉巴马大学的吴茂昆，共同发现了钇钡铜氧
，为首个超导温度在77K以上的材料，用相
对便宜的液氮即可冷却。之前发现的超导体
都必须用液氦（4.2K）或液氢冷却（ 20 K
）。 图1.4
图1.5
2. 基本结构——晶胞
YBCO为钙钛矿缺陷型 层状结构，含有CuO-CuO2CuO2-CuO交替的层，CuO2层 可以有变形和皱褶。钇原子 存在于CuO2和CuO2层中， BaO层则在CuO与CuO2两层 之间。
和相应量的Y2O3、
CuO(Y:Ba:Cu=1:2:3)
。
图3.1
3. 制备方法——研磨、压片
在干净的乳钵中
研磨反应物直至没有
见到白色的片状固体(
ຫໍສະໝຸດ Baidu
大约需要10min)。模
压1～3个混合物小圆
片(d=13mm，厚1～
2mm)，置于氧化铝舟
中。
图3.2
3. 制备方法——加热
使用程序控制的电炉按下列步骤进行加热： (1)加热到930℃，维持12h; (2)冷却到500℃，维持1h; (3)以每小时50℃的速度降温到400℃; (4)冷却到室温。 当炉子温度低于400℃，可以用钳子取
一个铅零制电的阻 圆环，放入温度低于7.2K的空抗间磁性，利用电 磁感应使Tex环t 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195T6ex年t 9月5日 止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，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。
4. 性能极其应用——电应用
大电流应用： 2001年夏，Pirelli公司为底特律一个能源分局完
成了可零电以阻输送1亿瓦特功率电能的三条4抗00磁英性 尺长高 温超导Te电xt 缆。这也是美国第一条将电能通过超导材 料输送给用户的商用电缆。2006年7月住T友ext商事电子 在美国能源部和纽约能源研究发展委员会的支持下 进行了一项示范工程——超导DI-BSCCO电缆首次 入网运行。到目前为止该电缆承担着70,000个家庭 的供电需求并且未出现过任何问题。