第十三章 超导材料
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1 金属处于超导态时公有化的自由电子分为两 部分：正常电子和超流电子。两部分电子气 体占据同一体积，在空间上互相渗透，彼此 独立地运动。超流电子在晶格中无阻地流动， 它占电子总数的ω＝Ns/N, 两种电子相对的数 目是温度的函数。 2 正常电子的性质与正常金属自由基电子气体 相同，都受到振动晶格的散射而产生电阻，
10
按照上述理论，在Tc以下，电阻立即消 失，因为超流子的运动是无阻尼的，金 属中存在的电流完全是超流子的运动造 成的。出现超流子后，金属内就不能存 在电场，正常电子不负载电流，所以没 有电阻效应。该理论成功地解释了超导 体的零电阻现象以及许多实验现象，同 时也为伦敦方程提供了理论基础。
11
B 伦敦方程――超导体的电磁理论
1
1911年LK.Onners发现了超导电性后，人们一 直在努力寻找更高临界温度的超导体。1986 年J.G.Bednorz和K.A.Mller发现了高温氧化物 超导体在35K下的超导现象，随后在短短十年 间临界温度提高到了160K，这个温度是在丰 富而廉价的液氮的沸点(77K)以上，因而被称 为高温超导，它使超导性的应用变为现实， 从此超导体在全世界范围内引起公众、政府 的极大关注。各国众多科学工作者都参与了 超导研究工作，人们期望着高温超导体的发 展与应用最终会给社会带来巨大的技术与变 革。
2.2 高温超导体
一些复杂的氧化物陶瓷具有高的临界转 变温度，其Tc超过了77K，可在液氮的 温度下工作，称为高温超导体。首先开 发的是钇系氧化物超导体，随后是铋系 氧化物超导体和铊系氧化物超导体。表 13－2是高温超导体的成分和超导转变 温度。
7
1.2 传统超导电体的超导电性理论
1.2.1 唯象理论 A 二流体模型―超导体的热力学模型 在超导微观理论建立之前，曾经出现过 各种唯象模型，唯象模型的概念比较容 易接受，理论不太复杂，对于理解和联 系超导体的各种主要性质有帮助。但由 于它的局限性，不能从根本上解决问题。 由Gotter,C.J.和Casimir，H.B.G.提出的二 8 流体模型的概念如下：
23
正常电子穿越势垒，隧道电流是有电阻 的，但如果绝缘介质的厚度只有1纳米 时，则将会出现新的隧道现象，即库柏 电子对的隧道效应，电子对穿越势垒后 仍保持着配对状态。这就是约瑟夫隧道 效应。在不加任何外电场时，有直流电 流通过结，这就是直流约瑟夫效应。
24
当外加一直流电压时，结可以产生单粒 子隧道效应，结区将产生一个射频电流， 结将以同样的频率向外辐射电磁波，这 就是交流约瑟夫效应，即在结的两端施 加电压能使得结产生交变电流和辐射电 磁波；对节进行微波辐照，则结的两端 将产生一定电压的叠加。
2
第一节 超导材料的基本特征 及微观结构
1.1 超导电体的基本物理性质 1.1.1 零电阻效应 当温度T下降至某一数值以下时，超导 体的电阻突然变为零，这就称为超导体 的零 电阻效应。电阻突然消失的温度称 为超导体的临界温度Tc。图13－1是汞在 液氦温度附近电阻的变化行为。
3
对于温度为T(T<Tc)的超导体，当外加磁 场超过某一数值Hc的时候，超导电性就 被破坏了，这个磁场强度称为临界磁场。 在临界温度Tc，临界磁场为零。 实验证实，在无外加电场时，超导体中 如果通入足够强的电流，超导电性也会 遭到破坏，此时的电流称为临界电流 Ic(T)。
14
库柏电子对理论是现代超导理论的基础， 该理论认为超导态是由正则动量为零的 超导电子组成的，它是动量空间的凝聚 现象，要发生凝聚现象，必须有吸引的 作用存在当电子间存在这种净吸引作用 时，费米面附近存在一个动量大小相等 而方向相反且自旋相反的两电子束缚态， 它的能量比两个独立的电子的总能量低， 这种束缚态电子对称为库柏对。 15
1.4 超导隧道效应
两个空间区域被一个势垒分隔开后，按 照经典力学的观点，粒子只有在具备足 够的能量时方可越过势垒，从一个空间 进入另一个空间。而量子力学则认为一 个能量不大的粒子也可能以一定的机率 穿过势垒，这就是“隧道效应”。超导 隧道效应在超导技术中占有重要地位。 超导体的隧道效应主要有库柏对成对电 子的隧道效应和库柏对分裂为两个准粒 子后，单电子的隧道效应。
25
第二节 超导材料的分类
2.1 常规超导体 相对于高温超导体而言，元素、合金和化合 物超导体的超导转变温度较低，超导机理可 BCS 以用BCS理论进行解释，因此被称为常规超导 体。 2.1.1 超导元素 一些元素在常压及高压下具有超导电性能， 另外一些元素经特殊处理后，显示出超导电 性。周期表中的超导元素见图13－7。
4
要使超导体处于超导状态，必须将条件 控制在三个临界参数Tc、Hc、Ic之下， 不满足任何一个条件，超导状态都会立 即消失。其中Tc、Hc是材料的本征参数， 只与材料的电子结构有关，而Hc、Ic则 彼此有关并依赖于温度。图13－2是三 者的关系图，临界面以下为超导态，其 余为常态。
5
1.1. 2
22
一正常金属N和一个超导体S，中间为绝缘体I 则形成了SIN结。如果I层足够薄，在几十至 几百纳米之间，电子就有相当大的几率穿越I 层。SIN隧道效应的电子能带示意图见图13- 5。 当没有外加电压的情况下，不产生隧道电流； 当S端加一个正电压U时，在U<∆/e时，N和S 端没有隧道电流；U＝∆/e时，S端出现空量子 态，N端的电子通过隧道进入S端，出现隧道 电流；U>∆/e时，隧道电流随U的特性而增加， 见图13－6。SIS结的隧道效应能带分布及I－ U曲线见图13－5和13－6。
第十三章 超导材料
某些物质当冷却到临界温度以下时，同时产 生零电阻率和排斥磁场的能力，这种现象被 称为超导电性，该类材料称为超导体或超导 材料。电力设备采用该类材料后，可以具有 传统设备根本无法达到的技术及经济效益； 有利于设备的小型化、轻量化及高效化；能 抑制大电网的短路电流；可解决远距离、大 容量输电的稳定性问题；能提高高密度输电 的可靠性等等。
20世纪50年代弗洛里希 (H.Frolich) 提出电子 －声子相互作用是高温下引起电阻的原因， 而低温下导致超导电性。随后的超导能隙理 论认为T＝0K时，超导态的电子能谱与正常金 属不同，在费米能级附近，存在一个能量间 隙，这个间隙内不能有电子存在，这个间隙 称为超导能隙(∆或2∆)。在绝对零度，能量处 于能隙下边缘以下的各态全被占据，而能隙 以上的各态则全空，这就是超导基态。超导 能隙的出现反应了电子结构在从正常态向超 导态转变过程中发生了深刻的变化。
伦敦兄弟(F.London， H.London)在二流体 模型的基础上，提出了超导电流与电磁场 关系的方程，与Maxwell方程构成了超导 体的电动力学基础。两个伦敦方程可以概 括零电阻效应和迈斯纳效应，并预言了超 导体表面上的磁场穿透深度。 此外还有Ginsberg-Landau 理论等对于在恒 定磁场中的超导体行为给予了更适当的描 述。该理论也能预言迈斯纳效应，并且还 可以反应超导体宏观效应的一系列性质。 12
超导体分为第一类超导体和第二类超导 体的关键在于超导态和正常态之间存在 着界面能。第一类超导体的界面能为正 值，超导态－正常态界面的出现会导致 体系能量的上升，因此不存在超导态与 正常态共存的混合态，这类超导体从超 导态向正常态过渡时，不经过混合态；
20
而第二类超导体的界面能为负值，表明 超导态－正常态界面的出现对降低体系 的能量有利，体系中将出现混合态。超 导体只有当临界温度、临界磁场、临界 电流较高时才有实用价值，第一类超导 体的临界磁场较低，因此应用十分有限。 第二类超导体的临界磁场明显地高于第 一类超导体，目前有实用价值的超导体 都是第二类超导体。 21
27
Nb-Zr合金的延展性好，抗拉强度高，制作线 圈工艺较简单，具有良好的H－Jc特性，高磁 场下仍能承受很大的超导临界电流密度，但 覆铜较困难，由于Nb-Ti合金发展较快，在应 用上Nb-Zr合金已逐渐被淘汰。 三元合金的超导性能明显优于二元合金，目 前已商品化的三元合金材料有Nb-Zr-Ti，NbTi-Ta， Nb-Ti-Hf等等。Nb-Zr-Ti合金的临界 温度一般在10K附近，主要受合金成分、含氧 量、加工度和热处理等因素的影响。
26
2.1.2 超导合金及超导化合物
超导合金或化合物在技术上有重要价值，它 们大多是第二类超导体，具有较高的临界温 度和特别高的临界磁场和临界电流密度，超 导合金具有塑性好，易于大量生产、成本低 等优点。 Nb-Ti合金是实用超导线材的主流，其Tc随成 分变化，Ti含量增加，强磁场的特性提高。 Nb-Ti合金价格低廉，机械性能优良，易于加 工，但不宜制成扁线，因为Nb-Ti合金有显著 的各项异性。
因为它们做杂乱运动，对熵也有贡献。
9
3 超流电子处于一种凝聚状态，即它们聚集在 某个最低能量状态，比正常状态更加有序。， 这种状态的特点是电子不受晶格的散射，因 为是最低能量状态，所以超流子对熵没有贡 献。 4 超导态是一个有序化的状态，转入超导态时 晶格没有变化，所以这种有序化发生在电子 气体中。在Tc以上没有有序化，也没有凝聚； T＝Tc时，开始发生凝聚，温度越低，凝聚的 超流电子数目越多，T＝0时，全部电子凝聚。
1.2.2 传统超导电体的微观机制
20年代初，同位素效应、超导能隙等发 现取得了很大成功。 同位素效应是麦克斯韦和雷诺在1950年 各自测量水银的同位素的临界转变温度 时发现的。随着水银同位素质量的增高， 临界温度降低，同位素效应把晶格与电 子联系起来了。描述晶格振动的能量子 称为声子，同位素效应解释了电子－声 子的相互作用与超导电性有着密切关系。 13
皮帕德(A.B.Pippard)的相干长度理论证 明电子从正常区移动到超导区时，其波 函数不能从它的正常态值突然转变为超 导态的值，这种转变只能发生在一个相 干长度上，相干长度描述了配对电子之 间的距离。
16
1957年， J.Bardeen、 L.N.Cooper和 J.R.Schrieffer提出了BCS超导电性量子理 论，也就是BCS超导微观理论。其主要 内容有：电子间的相互吸引作用形成的 库柏电子对会导致能隙的存在。元素或 合金的超导转变温度与费米面附近的电 子能态密度和电子－声子相互作用能U 有关。BCS理论可以得到磁通量子化的 结论，它第一个成功地解释了超导现象 的微观理论，也是目前唯一成功的超导 微观理论。
17
1.3 两类超导电体的基本特征
超导态按其磁化特征可分为两类： (一) 第一类超导体 除钒、铌、钽外的超导元素属于第一类 超导体，第一类超导体只有一个临界磁 场，其磁化曲线如图13－4(a) 所示。在 超导态，满足M/H=－1，具有迈斯纳效 应。
18
(二) 第二类超导体
第二类超导体有两个临界磁场，即上临 界磁场Hc2和下临界磁场Hc1，如图13-4(b) 所示。当外加磁场小于下临界磁场Hc1时， 第二类导体处于迈斯纳状态，磁通被完 全排出体外，具有同第一类超导体一样 的行为。当外加磁场增加至上临界磁场 Hc2 和下临界磁场Hc1 之间时，第二类超 导体处于混合态，也称涡旋态。这时体 内有部分磁通穿过，体内即有超导态部 19 分，又有正常态部分。
完全抗磁性
1933年，德国科学家 W.Meissner 和 R.Ochsenfeld 对锡单晶球超导体做磁场 分布测量时发现在小磁场中把金属冷却 进入超导态时，超导体内的磁通线几乎 一下子被排斥出去，保持体内磁感应强 度B等于零，即金属在超导电状态的磁 化率为-1，如图13－3所示。
6
迈斯纳效应揭示了超导态是一个热力学 平衡状态。从零电阻效应无法推导出迈 斯纳效应，同样用迈斯纳效应也不能描 述零电阻现象，二者是超导态的两个独 立的基本属性，一种材料只有同时具有 零电阻和迈斯纳效应时才具有超导性。
28
超导化合物的超导参数都较高，在强磁场中 性能良好，但质脆，不易加工，需采用特殊 的加工方法。常见的有Nb3Sn系统；V3Ga化 合物材料；Nb3(Al,Ge)化合物等等。 表13－1是一些典型的合金及化合物的临界温 度(最大值)。，具有超导电性的合金及化合物 有很多，但能够实际应用的并不多。
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1 金属处于超导态时公有化的自由电子分为两 部分：正常电子和超流电子。两部分电子气 体占据同一体积，在空间上互相渗透，彼此 独立地运动。超流电子在晶格中无阻地流动， 它占电子总数的ω＝Ns/N, 两种电子相对的数 目是温度的函数。 2 正常电子的性质与正常金属自由基电子气体 相同，都受到振动晶格的散射而产生电阻，
10
按照上述理论，在Tc以下，电阻立即消 失，因为超流子的运动是无阻尼的，金 属中存在的电流完全是超流子的运动造 成的。出现超流子后，金属内就不能存 在电场，正常电子不负载电流，所以没 有电阻效应。该理论成功地解释了超导 体的零电阻现象以及许多实验现象，同 时也为伦敦方程提供了理论基础。
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B 伦敦方程――超导体的电磁理论
1
1911年LK.Onners发现了超导电性后，人们一 直在努力寻找更高临界温度的超导体。1986 年J.G.Bednorz和K.A.Mller发现了高温氧化物 超导体在35K下的超导现象，随后在短短十年 间临界温度提高到了160K，这个温度是在丰 富而廉价的液氮的沸点(77K)以上，因而被称 为高温超导，它使超导性的应用变为现实， 从此超导体在全世界范围内引起公众、政府 的极大关注。各国众多科学工作者都参与了 超导研究工作，人们期望着高温超导体的发 展与应用最终会给社会带来巨大的技术与变 革。
2.2 高温超导体
一些复杂的氧化物陶瓷具有高的临界转 变温度，其Tc超过了77K，可在液氮的 温度下工作，称为高温超导体。首先开 发的是钇系氧化物超导体，随后是铋系 氧化物超导体和铊系氧化物超导体。表 13－2是高温超导体的成分和超导转变 温度。
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1.2 传统超导电体的超导电性理论
1.2.1 唯象理论 A 二流体模型―超导体的热力学模型 在超导微观理论建立之前，曾经出现过 各种唯象模型，唯象模型的概念比较容 易接受，理论不太复杂，对于理解和联 系超导体的各种主要性质有帮助。但由 于它的局限性，不能从根本上解决问题。 由Gotter,C.J.和Casimir，H.B.G.提出的二 8 流体模型的概念如下：
23
正常电子穿越势垒，隧道电流是有电阻 的，但如果绝缘介质的厚度只有1纳米 时，则将会出现新的隧道现象，即库柏 电子对的隧道效应，电子对穿越势垒后 仍保持着配对状态。这就是约瑟夫隧道 效应。在不加任何外电场时，有直流电 流通过结，这就是直流约瑟夫效应。
24
当外加一直流电压时，结可以产生单粒 子隧道效应，结区将产生一个射频电流， 结将以同样的频率向外辐射电磁波，这 就是交流约瑟夫效应，即在结的两端施 加电压能使得结产生交变电流和辐射电 磁波；对节进行微波辐照，则结的两端 将产生一定电压的叠加。
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第一节 超导材料的基本特征 及微观结构
1.1 超导电体的基本物理性质 1.1.1 零电阻效应 当温度T下降至某一数值以下时，超导 体的电阻突然变为零，这就称为超导体 的零 电阻效应。电阻突然消失的温度称 为超导体的临界温度Tc。图13－1是汞在 液氦温度附近电阻的变化行为。
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对于温度为T(T<Tc)的超导体，当外加磁 场超过某一数值Hc的时候，超导电性就 被破坏了，这个磁场强度称为临界磁场。 在临界温度Tc，临界磁场为零。 实验证实，在无外加电场时，超导体中 如果通入足够强的电流，超导电性也会 遭到破坏，此时的电流称为临界电流 Ic(T)。
14
库柏电子对理论是现代超导理论的基础， 该理论认为超导态是由正则动量为零的 超导电子组成的，它是动量空间的凝聚 现象，要发生凝聚现象，必须有吸引的 作用存在当电子间存在这种净吸引作用 时，费米面附近存在一个动量大小相等 而方向相反且自旋相反的两电子束缚态， 它的能量比两个独立的电子的总能量低， 这种束缚态电子对称为库柏对。 15
1.4 超导隧道效应
两个空间区域被一个势垒分隔开后，按 照经典力学的观点，粒子只有在具备足 够的能量时方可越过势垒，从一个空间 进入另一个空间。而量子力学则认为一 个能量不大的粒子也可能以一定的机率 穿过势垒，这就是“隧道效应”。超导 隧道效应在超导技术中占有重要地位。 超导体的隧道效应主要有库柏对成对电 子的隧道效应和库柏对分裂为两个准粒 子后，单电子的隧道效应。
25
第二节 超导材料的分类
2.1 常规超导体 相对于高温超导体而言，元素、合金和化合 物超导体的超导转变温度较低，超导机理可 BCS 以用BCS理论进行解释，因此被称为常规超导 体。 2.1.1 超导元素 一些元素在常压及高压下具有超导电性能， 另外一些元素经特殊处理后，显示出超导电 性。周期表中的超导元素见图13－7。
4
要使超导体处于超导状态，必须将条件 控制在三个临界参数Tc、Hc、Ic之下， 不满足任何一个条件，超导状态都会立 即消失。其中Tc、Hc是材料的本征参数， 只与材料的电子结构有关，而Hc、Ic则 彼此有关并依赖于温度。图13－2是三 者的关系图，临界面以下为超导态，其 余为常态。
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1.1. 2
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一正常金属N和一个超导体S，中间为绝缘体I 则形成了SIN结。如果I层足够薄，在几十至 几百纳米之间，电子就有相当大的几率穿越I 层。SIN隧道效应的电子能带示意图见图13- 5。 当没有外加电压的情况下，不产生隧道电流； 当S端加一个正电压U时，在U<∆/e时，N和S 端没有隧道电流；U＝∆/e时，S端出现空量子 态，N端的电子通过隧道进入S端，出现隧道 电流；U>∆/e时，隧道电流随U的特性而增加， 见图13－6。SIS结的隧道效应能带分布及I－ U曲线见图13－5和13－6。
第十三章 超导材料
某些物质当冷却到临界温度以下时，同时产 生零电阻率和排斥磁场的能力，这种现象被 称为超导电性，该类材料称为超导体或超导 材料。电力设备采用该类材料后，可以具有 传统设备根本无法达到的技术及经济效益； 有利于设备的小型化、轻量化及高效化；能 抑制大电网的短路电流；可解决远距离、大 容量输电的稳定性问题；能提高高密度输电 的可靠性等等。
20世纪50年代弗洛里希 (H.Frolich) 提出电子 －声子相互作用是高温下引起电阻的原因， 而低温下导致超导电性。随后的超导能隙理 论认为T＝0K时，超导态的电子能谱与正常金 属不同，在费米能级附近，存在一个能量间 隙，这个间隙内不能有电子存在，这个间隙 称为超导能隙(∆或2∆)。在绝对零度，能量处 于能隙下边缘以下的各态全被占据，而能隙 以上的各态则全空，这就是超导基态。超导 能隙的出现反应了电子结构在从正常态向超 导态转变过程中发生了深刻的变化。
伦敦兄弟(F.London， H.London)在二流体 模型的基础上，提出了超导电流与电磁场 关系的方程，与Maxwell方程构成了超导 体的电动力学基础。两个伦敦方程可以概 括零电阻效应和迈斯纳效应，并预言了超 导体表面上的磁场穿透深度。 此外还有Ginsberg-Landau 理论等对于在恒 定磁场中的超导体行为给予了更适当的描 述。该理论也能预言迈斯纳效应，并且还 可以反应超导体宏观效应的一系列性质。 12
超导体分为第一类超导体和第二类超导 体的关键在于超导态和正常态之间存在 着界面能。第一类超导体的界面能为正 值，超导态－正常态界面的出现会导致 体系能量的上升，因此不存在超导态与 正常态共存的混合态，这类超导体从超 导态向正常态过渡时，不经过混合态；
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而第二类超导体的界面能为负值，表明 超导态－正常态界面的出现对降低体系 的能量有利，体系中将出现混合态。超 导体只有当临界温度、临界磁场、临界 电流较高时才有实用价值，第一类超导 体的临界磁场较低，因此应用十分有限。 第二类超导体的临界磁场明显地高于第 一类超导体，目前有实用价值的超导体 都是第二类超导体。 21
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Nb-Zr合金的延展性好，抗拉强度高，制作线 圈工艺较简单，具有良好的H－Jc特性，高磁 场下仍能承受很大的超导临界电流密度，但 覆铜较困难，由于Nb-Ti合金发展较快，在应 用上Nb-Zr合金已逐渐被淘汰。 三元合金的超导性能明显优于二元合金，目 前已商品化的三元合金材料有Nb-Zr-Ti，NbTi-Ta， Nb-Ti-Hf等等。Nb-Zr-Ti合金的临界 温度一般在10K附近，主要受合金成分、含氧 量、加工度和热处理等因素的影响。
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2.1.2 超导合金及超导化合物
超导合金或化合物在技术上有重要价值，它 们大多是第二类超导体，具有较高的临界温 度和特别高的临界磁场和临界电流密度，超 导合金具有塑性好，易于大量生产、成本低 等优点。 Nb-Ti合金是实用超导线材的主流，其Tc随成 分变化，Ti含量增加，强磁场的特性提高。 Nb-Ti合金价格低廉，机械性能优良，易于加 工，但不宜制成扁线，因为Nb-Ti合金有显著 的各项异性。
因为它们做杂乱运动，对熵也有贡献。
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3 超流电子处于一种凝聚状态，即它们聚集在 某个最低能量状态，比正常状态更加有序。， 这种状态的特点是电子不受晶格的散射，因 为是最低能量状态，所以超流子对熵没有贡 献。 4 超导态是一个有序化的状态，转入超导态时 晶格没有变化，所以这种有序化发生在电子 气体中。在Tc以上没有有序化，也没有凝聚； T＝Tc时，开始发生凝聚，温度越低，凝聚的 超流电子数目越多，T＝0时，全部电子凝聚。
1.2.2 传统超导电体的微观机制
20年代初，同位素效应、超导能隙等发 现取得了很大成功。 同位素效应是麦克斯韦和雷诺在1950年 各自测量水银的同位素的临界转变温度 时发现的。随着水银同位素质量的增高， 临界温度降低，同位素效应把晶格与电 子联系起来了。描述晶格振动的能量子 称为声子，同位素效应解释了电子－声 子的相互作用与超导电性有着密切关系。 13
皮帕德(A.B.Pippard)的相干长度理论证 明电子从正常区移动到超导区时，其波 函数不能从它的正常态值突然转变为超 导态的值，这种转变只能发生在一个相 干长度上，相干长度描述了配对电子之 间的距离。
16
1957年， J.Bardeen、 L.N.Cooper和 J.R.Schrieffer提出了BCS超导电性量子理 论，也就是BCS超导微观理论。其主要 内容有：电子间的相互吸引作用形成的 库柏电子对会导致能隙的存在。元素或 合金的超导转变温度与费米面附近的电 子能态密度和电子－声子相互作用能U 有关。BCS理论可以得到磁通量子化的 结论，它第一个成功地解释了超导现象 的微观理论，也是目前唯一成功的超导 微观理论。
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1.3 两类超导电体的基本特征
超导态按其磁化特征可分为两类： (一) 第一类超导体 除钒、铌、钽外的超导元素属于第一类 超导体，第一类超导体只有一个临界磁 场，其磁化曲线如图13－4(a) 所示。在 超导态，满足M/H=－1，具有迈斯纳效 应。
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(二) 第二类超导体
第二类超导体有两个临界磁场，即上临 界磁场Hc2和下临界磁场Hc1，如图13-4(b) 所示。当外加磁场小于下临界磁场Hc1时， 第二类导体处于迈斯纳状态，磁通被完 全排出体外，具有同第一类超导体一样 的行为。当外加磁场增加至上临界磁场 Hc2 和下临界磁场Hc1 之间时，第二类超 导体处于混合态，也称涡旋态。这时体 内有部分磁通穿过，体内即有超导态部 19 分，又有正常态部分。
完全抗磁性
1933年，德国科学家 W.Meissner 和 R.Ochsenfeld 对锡单晶球超导体做磁场 分布测量时发现在小磁场中把金属冷却 进入超导态时，超导体内的磁通线几乎 一下子被排斥出去，保持体内磁感应强 度B等于零，即金属在超导电状态的磁 化率为-1，如图13－3所示。
6
迈斯纳效应揭示了超导态是一个热力学 平衡状态。从零电阻效应无法推导出迈 斯纳效应，同样用迈斯纳效应也不能描 述零电阻现象，二者是超导态的两个独 立的基本属性，一种材料只有同时具有 零电阻和迈斯纳效应时才具有超导性。
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超导化合物的超导参数都较高，在强磁场中 性能良好，但质脆，不易加工，需采用特殊 的加工方法。常见的有Nb3Sn系统；V3Ga化 合物材料；Nb3(Al,Ge)化合物等等。 表13－1是一些典型的合金及化合物的临界温 度(最大值)。，具有超导电性的合金及化合物 有很多，但能够实际应用的并不多。
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