超导材料综述

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超导材料综述

超导材料综述

●前言

超导的发现和高温超导材料的成功开发是20 世纪科技进步的重大成就之一, 它的突破性进展将导致一次新的工业革命。超导现象从1911年发现至今正好100年,在这百年历史中超导材料的物质结构及性质逐渐清晰。随着超导材料载流能力和临界磁场强度等性能不断改善,超导材料和应用产品也将大面积普及,将从根本上改变人类的用电方式,给电力、能源、交通以及其他与电磁有关的科技业带来革命性的发展。

●超导材料的定义

具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。

●超导材料的发展历程

超导体, 即具有零电阻和完全抗磁性的导体, 是1911 年由荷兰物理学家卡米林·昂内斯( H. K. Onnes ) 首次发现的。1908 年7 月10 日荷兰莱顿实验室在昂内斯领导下终于把地球上尚未被液化的最后一个自然界气体——氦气液化了。莱顿实验室在制成液氦的基础上, 再用减压降温, 获得了4K 到1K 的极低温区, 从而具备了研究极低温下物性问题的基本条件。正是在这一背景下, 1911 年4 月昂内斯在实验中发现: 当冷却到氦的沸点时( 4. 2K) 电压突然降到零, 并于1913 年正式提出了超导电性的概念。20 年以后, 德国的迈斯纳(W. M eissner ) 和奥赫森费尔德( R. Ochsenfeld) 发现, 当物体进入超导态后, 超导体的磁导率为零, 即超导进入一种完全抗磁性的状态。【1】1973年,发现超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K,这一记录保持了近13年。

1986 年4 月,IBM 公司苏黎世实验室的科学家阿历克斯·缪乐(K.Alex Mǖller)和乔治·贝诺兹(J.Georg Bednorz)发现了Tc达38K 的La-Ba-Cu-O 超导体,标志着氧化物高温超导研究的开始。高温超导体通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料。1987 年2 月,中国科学院物理研究所赵忠贤领导的研究小组独立地获得了Tc 为92.8K 的Ba-Y-Cu-O 超导体。实现了超导临界温度从液氦温度(4.2K)向很容易实现的液氮温度(77K)的转变。已经发现的氧化物超导体镧钡铜氧化物(LBCO)和钇钡铜氧化物(YBCO),在结晶学上都是一种钙钛矿型结构。因此,研究这有利于人们进行进一步深入研究。在这一思路的指引下,科学家们在实验室内不断改变配方,不断更换元素来合成可能的氧化物超导体。1987 年底,我国留美学者盛正直等首先发现了第一个不含稀土的铊钡铜氧高温超导体。1988 年初日本科学家研制成临界温度为110K 的铋锶钙铜氧超导体。2001 年1 月日本科学家发现新型

MgB2 超导体,其临界温度只有39K,但是能承受很高的电流,而且其相干长度比钙钛矿型氧化物相干长度要大。这也是一个高温超导中的重大发现。【2】

2008年,日本的Hideo Hosono团队发现在铁基氮磷族氧化物(iron-based oxypnictide中,将部份氧以掺杂的方式用氟作部份取代,可使LaFeAsO1-xFx的临界温度达到26K[4],在加压后(4 GPa)甚至可达到43K【3】其后,中国的闻海虎团队,发现在以锶取代稀土元素之后,La1-xSrxFeAsO亦可达到临界温度25K。其后,中国的科学家陈仙辉、赵忠贤等人,发现将镧以其他稀土元素作取代,则可得到更高的临界温度;其中,SmFeAs[O0.9F0.1]可达55K。另外,将铁以钴取代(LaFe1-xCoxAsO),稀土元素以钍取代(Gd1-xThxFeAsO),或是利用氧缺陷(LaFeAsO1-δ)等方式,也都可以引发超导。

●超导材料的特性

零电阻性

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。汞的电阻在4.2K时会减小至零。【4】

完全抗磁性

超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。

约瑟夫森效应【5】

约瑟夫森予言的效应主要之点是:

1

、当两块超导体被一薄的氧化层隔开时(即所谓超导结) 获会有超导电流(超流) 通过, 即使当氧(M o n d) 化层两侧超导体的电压为零时, 仍可能有电流。然而, 验此电流超过某一定值Ic(l右界电流) 时, 就不再是无阻的, 结上出现电压。这是直流约瑟夫森效应。

2

、当结上有直流电压v 时, 除直流电流外, 还应出现一个频率, = Z e v / h 的交变超导电流, 即交流约瑟夫森超导电流。该电流的存在, 使得超导结具有吸收或辐射电磁波的能力。

这是交流约瑟夫森效应。

3、

如果超导结在外磁场中, 临界电流Ic 随外磁场发生周期性的变化, 其变化的图案类似于物理光学中单缝衍射的图案。上述现象通称为约瑟夫森效应

同位素效应

超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大,Tc越低,这称为同位素效应。例如,原子量为199.55的汞同位素,它的Tc是4.18开,而原子量为203.4的汞同位素,Tc 为4.146开。

●超导材料的临界参数

临界温度

外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度,以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨,为0.012K。到1987年,临界温度最高值已提高到100K左右。

表一13 种超导元素临界温度T c 计算值和测量值比较【6】

临界磁场

使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度,以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2],式中H0为0K时的临界磁场。

临界电流和临界电流密度

通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态,以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度,以Jc表示。超导材料的这些参量限定了应用材料的条件,因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例,从1911年荷兰物理学家H.开默林-昂内斯发现超导电性(Hg,Tc=4.2K)起,直到1986年以前,人们发现的最高的Tc才达到23.2K(Nb3Ge,1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性,从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间,新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景,米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。

超导材料类型

超导元素

在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,为9.26K。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。

超导元素加入某些其他元素作合金成分,可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr),其Tc为10.8K,Hc为8.7特。继后发展了铌钛合金,虽然Tc稍低了些,但Hc高得多,在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti,Tc=9.3K,Hc=11.0特;Nb-60Ti,Tc 超导材料性质研究

=9.3K,Hc=12特(4.2K)。目前铌钛合金是用于7~8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金,性能进一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=9.9K,Hc=12.4特(4.2K);Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=9.8K,Hc=12.8特。

超导化合物

超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=18.1K,Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga,Tc=16.8K,Hc=24特;Nb3Al,Tc=18.8K,Hc=30特。

超导陶瓷

20世纪80年代初,米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,他们的小组对一些材料进行了试验,于1986年在镧-钡-铜-氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年,中国、美国、日本等国科学家在钡-钇-铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性,使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。

超导材料的应用与发展

1 交通运输【8】

交通运输是社会发展的重要支柱之一, 是国民经济的大动脉, 它可以促进各地区的经济发展、物资交流和人才流动; 也可以解决大城市的人口拥挤问题。目前世界各国的交通运输事业已有了长足的进步, 但是交通拥挤的情况仍然严重存在, 铁路、航运部门常感到运力不足。为了改善这一状况, 提高列车和船只的速度对于人类社会将会产生巨大的影响。超导体, 特别是H T SC 在这一方面, 将会大有作为。

(l)磁悬浮列车

H T S 在磁悬浮列车的应用主要包括两个方面: 利用H l,S 磁体实现列车悬浮和利用

H T S直线电动机实现列车的推进。利用HT S 磁悬浮技术, 我国在19 7年制造了一辆H T S 磁悬浮模型车后。又在2 0 0年12 月研制出了世界上的首辆载人H T S 磁悬浮实验车阵, 网, 使我国的H T S 磁悬浮列车的研究处于世界前列。日本从上世纪9 0代开始把低温超导技术应用于直线同步电动机, 使之作为磁悬浮列车的驱动动力, 大幅提高了列车的运行速度, 并于2 003 年12 月创造了时速581 km lh 的世界速度记录。由于H T S磁悬浮列车不仅有快捷、安全、噪音小等优点, 而且与常导和低温超导磁悬浮列车相比具有成本低、控制技术

简单、速度更高等特点, 可以预见TS 磁悬浮列车在未来将会有更大的发展和美好的应用前景。

(2) 超导电磁推进船。超导电磁流体推进船的推进原理是: 电流通过海水从正极流向负极, 受到超导磁体垂直磁场的洛伦兹力作用, 驱动海水向后运动, 从而对船产生向前的推力。

这种超导船没有引擎和螺旋桨, 所以具有速度快、推进效率高、控制性能好、结构简单、

噪声小、无污染、造价低和易于维修等诸多优点。19 92 年, 日本研制出世界上第一艘低温超导直线式磁流体推进船“大和一号”, 并下水试航成功. 我国从19% 年开始了磁流体推进的研究, 开发出了世界上第一条超导螺旋式磁流体推进试验船“H E Ms- l”, 装备了S T 的超导磁体系统. 后来, 又与日本合作, 使用了14 T的螺管超导磁体, 实验结果表明其性能指标较“H EM Sl’试验船和日本的“Y AM AT Al ”试验船提高了一个数量级10 21。随着H T S 磁体技术的发展, 当超导磁体产生的磁场超过到20 T 时, MIJD 推进船在运输和军事领域将有极大的商业价值。此外, H T S 技术在一些水平或垂直的运输装置、电动汽车、

飞机中也将得到应用, 并且人们还在进一步发掘H T S 技术在交通运输中的应用潜力。

在当前世界能源短缺危机日益严重的大背景下,有鉴于

2、智能电网中的应用【9】

电力基础设施是全球最大价值的物质设施,也是可以最大限度实现能源效率提高的平台,发展智能电网将是关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。通过全面改造现有的电力系统,将构建高效、自愈、经济、兼容、集成和安全的智能电网。有了智能电网的支撑,在发电领域,可接入更多分布式新能源发电和远距离大规模可再生能源发电,减少对以化石能源为主的传统能源的依赖;在输配电领域,新型输配电设备的使用将降低输电损耗,提升跨大区经济调度和资源优化配置的能力,以及增强电网的抗攻击、快速反应和自愈能力;在用电领域,动态电价和智能用电设备将使用户更充分地利用新能源,提高资源利用效率并实现引导负荷跟随发电能力波动的功能,增强电网运行的安全性。智能电网的实施将优化能源结构、转变能源供给方式、提高能源利用效率,并为国家能源安全提供保障。同时,智能电网的建设和运行,将带来大量新的工业、商业增长点,在我国产业结构调整、升级的大背景下,智能电网是继新能源汽车之后的又一重量级新兴产业规划。另外,发展智能电网将在多个相关领域推动科技创新,提高我国的科技实力。最后,以智能电网为平台所组成的分散决策机制将为电力市场的良性运作提供保证,并推动电力市场改革的进一步深入。而超导技术的发展为电力科技的进步提供了新的研究领域,其中高温超导电缆和电磁储能已经成为国外智能电网研究的热点。

3、冶炼方面【10】

我国冶炼行业是高耗能行业,能效和先进国家相比还有较大差距。例如2000年钢铁工业用电占全国总用电量的8%左右;吨钢能耗为784kg标煤每吨钢,而日本吨钢能耗为646kg标煤每吨钢。这说明节能在冶炼行业还有很大的努力空间。冶炼工业所用的电弧炉、感应炉以及电解铝设备的功率很大,为数兆伏安直至上百兆伏安;所通过的电流也很大、达数千至数万安培,这导致电路中的电阻所造成的损耗相当大。例如大型电弧炉的电路中的电阻造成的损耗为总用电量的7%左右,而感应炉的感应线圈自身损耗为20%以上。如果能利用高温超导技术,可以使这部分损耗大幅度降低。德国有一个项目是将高温超导感应加热装置用于大型钢管或铝材热挤压设备,其主要出发点是:在热挤压过程中,金属的电阻率并不高,能量很难通过电磁感应的方法加到被加热的金属锭上去。这样感应加热的能量的很大一部分加在了感应线圈本身上,以致加热效率很低,只有45%左右。利用一种特殊的高温超导感应线圈可降低感应线圈的损耗,使其加热效率提高到90%左右。目前这种高温超导感应加热器在德国已得到了第一个订单,据开发这种加热器的德国公司预期,这种产品的世界市场为每年200亿欧元。日本已将高温超导线圈(产生强磁场)用于拉单晶硅的设备上;超导强磁场热处理炉已成为定型产品出售。20世纪90年代,挪威有高温超导电解铝送电母线的研制计划,但该计划后来由于高温超导线材当时还不能产业化而搁置。

参考文献

1、1996 年第13 卷第5 期科技进步与对策( 总第79 期) 超导材料的发展历程与对策

2、2011-1 科技传播(下)超导发展历程研究孔海云

3、H. Takahashi, K. Igawa, K. Arii, Y. Kamihara, M. Hirano, and H. Hosono, Nature 453, 376 (2008)

4、高温超导线材及其应用张劲松董宁波刘庆韩征和新材料产业2001年第12期

5、著名物理实验介绍约瑟夫森效应青锋9 8 年6 月1 3 日

6、本征超导态的理论分析和计算超导临界温度T c 新方法作者:邹壮辉、周志敏、王明光、马常祥、祁阳《中国有色金属学报》2008年07期

7、管惟炎, 李宏成, 蔡建华, 等. 超导电性, 物理基础[ M] . 北京: 科学出版社出版. 1981年10月

8、第3 5 卷第4 期 2 006 年8 月电子科技大学学报高温超导材料与技术的发展及应用金建勋, 郑陆海

9、广西电业, Guangxi Electric Power, 编辑部邮箱2010年01期超导技术在智能电网中的应用纪尚昆

10、新材料产业, Advanced Materials Industry 韩征和

材料化学论文

材料化学论文题目:高温超导材料研究 班级:2009级3班 姓名:梁秋菊 学号:200910140315

高温超导材料研究 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历史 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”。 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A 15型超导体和三元系超导体,如Nb 3 Sn、V 3 Ga、Nb 3 Ge,其中Nb 3 Ge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。1987年初,中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体,已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO,再后来又有人将Ca掺人其中,得到Bis尤aCuO超导体,首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年,美国的荷曼和盛正直等人又发现了T 1 系高温超导体,将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中,临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。 二、高温超导体的发展现状 目前,高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO)

材料物理与文献综述

提高导电高分子电导率的研究概述 摘要:主要介绍了导电高分子材料的分类情况,针对其分类简介了各类导电高分子材料的导电机理,并利用其导电机理集中概述了几种提高高分子电导率的方法,最后指出了导电高分子目前在电导率方面存在的问题及发展趋 关键词:导电高分子;电导率;引言: 导电高分子材料,也可称作导电聚合物,自从1977年【1】科学家发现晶态聚乙炔具有明显的导电性以来,导电聚合物已不再是一个陌生的名词,作为一类新的材料也引起了化学家和物理学家的重视和兴趣。【2】各国科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究,导电聚合物已使其成为一门相对独立的学科。人们在制得导电高分子的同时,对其导电机制探索的兴趣也是十分的浓厚。本文将对提高导电高分子的电导率的研究进行简单的概述。 正文: 从导电机理的角度看,导电高分子大致可分为两大类:第一类是复合型导电高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的;第二类是结构型导电高分子材料,它是指高分子本身或经过“掺杂”(dope)之后具有导电功能的一类材料,这类导电高分子一般为共轭型高聚物。【3】导电聚合物还可以分成以下三类:电子导电聚合物、离子导电聚合物和氧化还原型导电聚合物。【4】所有电子导电聚合物的共同结构特征为分子内有着线性大的共扼π电子体系,即电子聚合物大都为共轭聚合物。目前研究最多的高分子聚合物是:聚对苯(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚苯胺(Pan)和聚苯基乙炔(PPV)。下面对导电高分子的电导率进行简单的概述。 1、2结构型导电高分子的导电机理 结构型导电高分子一般为共轭型高聚物,在共轭高聚物中由于价带电子对电导没有贡献,另一方面由于受链规整度的影响,常常使聚合度n不大,使得电子在常温下从P轨道跃迁到P*较难,因而电导率较低。【3】对其导电机理具体分析如下:1、2、1共轭高分子导电应具备的条件 根据能带理论可知,高分子要具有导电性必须满足下列两个条件【7】,才能冲破分子中原子最外层电子的定域,形成具有整个大分子性的能带体系:(1)大分子的分子轨道能强烈地离域;(2)大分子链上的分子轨道间能相互重叠。而能满足上

※超导简介与超导材料的历史

神奇的超导:超导简介与超导材料的历史 神奇的超导 罗会仟周兴江 一、什么是超导? 电阻起源于载流子(电子或空穴)在材料中运动过程中受到的各种各样的阻尼。按照材料的常温电阻率从大到小可以分为绝缘体、半导体和导体。绝大部分金属都是良导体,他们在室温下的电阻率非常小但不为零,在10-12 mΩ?cm量级附近。自然界是否存在电阻为零的材料呢?答案是肯定的,这就是超导体。当把超导材料降到某个特定温度以下的时候,将进入超导态,这时电阻将突降为零(图1),同时所有外磁场磁力线将被排出超导体外,导致体内磁感应强度为零,即同时出现零电阻态和完全抗磁性。超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度,一般定义为Tc。微观上来说,当超导材料处于超导临界温度之下时,材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对,这些电子对将同时处于稳定的低能组态,叫“凝聚体”。在外加电场驱动下,所有电子对整体能够步调一致地运动,因此超导又属于宏观量子凝聚现象。对于零电阻态,实验上已经证实超导材料的电阻率小于10-23 mΩ?cm,在实验精度允许范围内已经可以认为是零。如果将超导体做成环状并感应产生电流,电流将在环中流动不止且几乎不衰减。超导体的完全抗磁性并不依赖于超导体降温和加场的次序,也称为迈斯纳(Meissner)效应。一个材料是否为超导体,零电阻态和完全抗磁性是必须同时具有的两个独立特征。

超导态下配对的电子对又称库珀(Cooper)对。配对后的电子将处于凝聚体中,打破电子对需要付出一定的能量,称为超导能隙,它反映了电子间的配对强度。一般来说,超导态在低外磁场及低温下是稳定的有序量子态。超导体的一系列神奇特性意味着我们可以在低温下稳定地利用超导体,比如实现无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等。正因如此,自从超导发现以来,人们对超导材料的探索脚步一直不断向前,对超导微观机理和超导应用的研究热情也从未衰减。随着对超导研究的深入,一系列新的超导家族不断被发现,它们展现的新奇物理现象也在不断挑战人们对现有凝聚态物理的理解,同时实验技术手段也因此得以加速进步,理论概念更是取得了诸多飞跃。已逾百年的超导研究,在诸多科学家的推动下,依旧不断展示新的魅力! 金属Hg在4.2K以下的零电阻态

无机材料研究进展综述

无机材料最新研究进展 摘要 无机材料指由无机物单独或混合其他物质制成的材料,一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。本文介绍了无机材料分类、方法及最新研究进展。 关键词:无机材料、分类、方法、展望 前言 无机材料一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。传统的无机材料是指以二氧化硅及其硅酸盐化合物为主要成分制备的材料,因此又称硅酸盐材料。新型无机材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。无机材料根据不同用途其特性也不同。总体来说无机材料有耐高温、耐腐蚀、耐磨性好、强度高。有些材料导电性能好,有些材料光导性好,有些材料有自洁功能。由于无机材料的多样性并有着各色各样的性质,其应用也相当广泛并得到了人们足够的重视,尤其是近些年新型的新材料,引起了我们广大的兴趣。 新材料是发展高新技术的物质基础, 新材料及与其直接相关的研究领域, 如信息存储材料、微电子材料、生物材料、纳米材料、超导材料及高温电子学等, 在当今高新技术领域及未来技术中均占有重要地位。因此世界各国都给予高度重视, 很多国家把新材料的研究与开发列为关键技术。而在新材料中, 新型无机非金属材料又是特别活跃的领域, 在整个新材料中占据主要地位[1]。 1.无机材料分类 无机材料分为新型无机材料和传统无机材料。传统无机材料分为玻璃、水泥、陶瓷;新型无机材料分为高性能结构陶瓷、电子功能陶瓷材料、敏感功能(陶瓷)材料、光功能陶瓷材料、人工晶体、功能玻璃、催化及环保用陶瓷等。

1.1水泥 水泥,粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体,能在空气中硬化或者在水中更好的硬化,并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的历史最早可追溯到5000年前的中国秦安大地湾人,他们铺设了类似现代水泥的地面。后来古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物,这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土,硬化后不但强度较高,而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来,它作为一种重要的胶凝材料,是建筑工业三大基本材料之一[2]。水泥行业中球磨工艺应用于两个生产环节,一个环节与火电行业相同,应用于磨制煤粉,为生产提供燃煤;另一个环节应用于将烧结成块的水泥熟料磨制成粉状,这一环节对于水泥企业的生产效率与产品品质起着至关重要的作用。近几年,由于固定资产投资增加,基础设施建设、房地产业的快速发展对水泥产量的拉动作用十分明显。在巨大的需求拉动下,水泥产量仍将保持较为稳定的增长。据相关数据统计,2012年水泥行业产量已达到21亿吨。 1.2陶瓷 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。人们把一种陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷,陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。陶瓷的主要产区为景德镇、高安、丰城、萍乡、佛山、潮州、德化、醴陵、淄博等地。新型功能陶瓷材料是以电、磁、光、声、热、力学、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输、处理和存储等功能为其特征的新型材料,已成为微电子技术、激光技术、光纤技术、传感技术以及奎间技术等现代高级技术发展不可替代的重要支撑性材料,在通信电子、自动控制、集成毫路、计算槐、信息处理等方嚣的应用墨益及。功熊陶瓷材料是电予材料中最重要的一个分支,其产值约占整个新型陶瓷产业产饭的70%。随着现代新技术的发展,功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展[3]。 1.3 玻璃 玻璃是无机非金属材料的又一重要产品, 它和我们的生活密切相关, 几乎每一个人都要接触和使用玻璃产品. 玻璃具有良好的光学和电学性能, 有较好的化

齿轮发展状况综述

摘要:齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一,其形式很多,运用广泛大至宇宙飞船, 小至手表、精密仪器,从国防机械到民用机械,从重工业机械到轻工业、农业机械, 无不广泛地采用齿轮传动。本文旨在介绍齿轮的起源与发展历程以及发展趋势。 关键字:齿轮发展传动前景

概述: 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一,其形式很多,运用广泛大至宇宙飞船, 小至手表、精密仪器,从国防机械到民用机械,从重工业机械到轻工业、农业机械, 无不广泛地采用齿轮传动。齿轮的车主要有以下几大特点:1、传动效率高,在常用的机械传动中,以齿轮的传动效率最高,如一级圆柱齿轮的传动效率可以达到99%。这对大功率传动十分重要。2、结构紧凑,在同样的使用条件下,齿轮所需要的空间尺寸一般比较小。3、工作可靠寿命长,设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动,工作十分可靠寿命可以达到一二十年,这也是其他机械传动所不能比的。4、传动比稳定,传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。 但是齿轮传动的制造以及安装精度要求很高,价格较贵,而且不适于传动距离较大的场合。 齿轮机构的类型很多,根据一对齿轮在啮合过程中及其瞬时传动比(i12=ω1/ω2)是否恒定,将齿轮机构分为圆形(i12=常数)齿轮机构和非圆形齿轮机构(i12≠常数)。应用最广泛的是圆形齿轮机构,而非圆形齿轮机构则应用与一些有特殊要求的机械传动中。根据齿轮两轴间的相对位置不同,圆形齿轮结构可以分成如下几类:1、用于平行轴间传动的齿轮机构。下图中(a)为外齿啮合齿轮机构(external meshing gears mechanism),两齿轮转向相反;图(b)为啮合齿轮机构(internal meshing gears mechanism),两转轮转向相同。图(c)为齿轮与齿条结构(pinion and rack mechanism),齿条

超导体论文

超导体的原理、性质及其应用 …(…) (..,南京 211189) 摘要:1911年,荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃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—昂内斯称之为超导态。低温时,导体导电度急剧增加,即电阻值为零时,我们称之为超导状态。而处于超导状态的导体我们称之为超导体。超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。为了实现超导材料的实用性,科学家们经过数十年的努力,跨越了超导材料的磁电障碍,开始了探索高温超导的历程。 关键词:超导应用原理 Principles, Properties and Applications of Superconductors … (…, Nanjing 210000) Abstract: In 1911, H.Kamerlingh Onnes from the University of Leiden finds that when the mercury cooled to -268.98 ℃, the resistance of it suddenly disappeared. Later he found that many metals and alloys are similar to the above mercury at low temperatures. Due to its special conductive properties H.Kamerlingh Onnes calls it the superconducting state. AT low temperatures, the conductor conductivity increased dramatically, we call it the superconducting state. While in the superconducting state, we call the conductor superconductors. Superconductivity and anti-magnetic superconductors are two important features. In order to achieve practical superconducting materials, scientists have spent decades exploring the course. key words: Superconductors Applications Principles 一般材料在温度接近绝对零度的时候,物体分子 热运动几乎消失,材料的电阻趋近于0,此时称为超导体,达到超导的温度称为临界温度。超导体的一系列应用与发展正是基于超导体这一特殊的性质。本文对超导体的原理、性质以及它在现代技术的广大应用进行具体的介绍。超导体原理的介绍 1911年,卡末林发现了零电阻的现象。1914年,他又发现,将超导体置于磁场中,当磁场增大到某一临界值B C时,或者在超导体中通过的电流密度超过某一临界值j C时,超导体都将从超导态转

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文献综述 学生姓名学号 学院经济与管理学院 专业市场营销 题目关于中华老字号品牌发展的文献综述指导教师 2017 年 6 月

一、前言 中华老字号品牌是我国商业文化中的重要组成部分,他们具有鲜明的民族特色。但如今由于消费行为、传播环境的碎片化与多元化、民族意识的回归等因素,给老字号发展带来了前所未有的机遇和挑战。为了改变当今老字号面临的逐渐衰亡的现象,重振老字号品牌。本文搜集了20篇相关文献并根据各家学者的观点,整理汇总成一篇文献综述。先是对中华老字号的概念和界定做归纳整理,接着对当今中华老字号发展的现状情况进行了搜集整合,着重分析了当下中华老字号面临的问题,如缺乏创新、品牌传播方式落后、商标保护意识薄弱等问题。同时根据各位学者针对问题提出的相关建议做了整理,以便为今后对中华老字号的深入研究提供借鉴作用。 二、正文 (一)、中华老字号的概念和界定 老字号是数百年商业和手工业竞争中留下的珍品,都各自经历了艰苦奋斗的发家史而最终统领一行。中华老字号的定义随着时代的发展也有不同的解释,以下有几种不同的,具有代表性的概念和界定: 熊长博(2011)在《中医药老字号的现代化之路》中指出:2006年商务部官方认定的中华老字号定义是指历史悠久,拥有世代传承的产品、技艺或服务,具有鲜明的中华民族传统文化背景和深厚的文化底蕴,取得社会广泛认同,形成良好信誉的品牌。除此之外,品牌的创建时长不得低于50年。[1]程国鹰(2011)在《中华老字号杏花村“汾酒”品牌创新策略研究》里将中华老字号的界定整理出来,具体为:品牌创立于1956年(含)以前,传承独特的产品、技艺或服务,有传承中华民族优秀传统的企业文化,具有中华民族特色和鲜明的地域文化特征,具有历史价值和文化价值,内地资本和港澳台地区资本相对控股,经营状况良好,且具有较强的可持续发展能力。[2] 刘婧维(2014)在《中华老字号企业网络营销研究》中认为中华老字号是指在长期的生产经营活动中,沿袭和继承了中华民族优秀的文化传统、具有鲜明的地域文化特征和独特的工艺,历史悠久,取得了社会广泛认同,赢得了良好信誉的产品品牌。[3]

传统超导体简介

2014年5月24日 传统超导体简介 LH·ZW 摘要:如今超导体在社会生产中扮演着越来越重要的作用,不管是急速发展着的电子工业 还是磁悬浮列车的发展都与超导体的发展息息相关。并且一直以来有着神秘色彩超导体在我们心目中都是高端得遥不可及的,而当今社会的发展却因之而大放异彩,所以对于超导体的机制及其应用我们还是应该学习的。 关键词:电磁学超导体零电阻现象迈斯纳效应超导发电磁悬浮列车 引言 超导体与电磁相关原理不无关系。超导体没有电阻是一材料宏观表现出来的性质,并且在我们现有的认知当中,当温度到达(升高或降低)该材料的某一临界值时,其温度会变为让人们一直以来都不为理解且震惊的零值,即是不可思议的没有电阻现象。且超导的最具特点与价值的是其完全导电性和完全抗磁性,由此使得其在社会生活生产中扮演着重要的角色。 一.超导体分类 现在对于超导体的分类并没有统一的标准,通常的分类方法有以下几种: ?通过材料对于磁场的相应可以把它们分为第一类超导体和第二类超导体:对于第一类超导体只存在一个单一的临界磁场,超过临界磁场的时候,超导性消失;对于第二类超导体,他们有两个临界磁场值,在两个临界值之间,材料允许部分磁场穿透材料。 ?通过解释的理论不同可以把它们分为:传统超导体(如果它们可以用BCS理论或其推论解释)和非传统超导体(如果它们不能用上述理论解释)。 ?通过材料达到超导的临界温度可以把它们分为高温超导体和低温超导体:高温超导体通常指它们的转变温度达到液氮温度(大于77K);低温超导体通常指它们需要其他特殊的技术才可以达到它们的转变温度。 ?通过材料可以将它们分为化学材料超导体比如:铅和水银;合金超导体比如:铌钛合金;氧化物超导体,比如钇钡铜氧化物;有机超导体,比如:碳纳米管。 二.一般超导体(即第一类超导体)的微观机制 1.电阻成因:很多宏观现象可以从微观领域中得到解释。电流是导体中电子的定向移动。电子在原子间移动时,由于电子与原子核间的电磁力的作用,会引起原子振动。众所周知,在正常导体中,一些电子没有被束缚到个别原子上,而是可以通过正离子的晶格自由运动。而电流通过晶格运动时),特别是金属中电子与晶格缺陷碰撞散射,以及在运动过程中其会与晶格振动相互作用而带来宏观上的电阻现象(1)(2)。这就是电阻的成因。 2.超导形成:由电阻成因知我们欲形成超导则要使得那电磁力的作用得到消除进而使得原子消除振动,从而使得电阻为零形成超导。并且由科学研究知在低温下核外电子运转速率

论文综述

电化学沉积金属的二氧化钛纳米管的制备与表征 纳米材料一般是由1~100nm间的粒子组成,它介于宏观物质和围观分子﹑原子交界的过渡区域,是一种典型的介观系统。纳米材料研究主要分成两个方面: ①系统研究的纳米材料的性能﹑微结构和谱学特征,通过和常规材料相比较,找出纳米材料的特殊规律,建立表征纳米材料的新概念和新理论发展和完善纳米材料科学系统; ②开发研制新的纳米材料,纳米材料的特殊结构使之产生独特的物理化学性能。例如:小尺寸效应,表面效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应,介电限域效应等,借助于纳米材料这种特殊的性质,使材料在光﹑电﹑力﹑磁﹑超导性乃至热力学等领域注入了新的活力。 1、1 二氧化钛 自二十世纪七十年代,日本科学家Fujishima发现二氧化钛半导体上的光催化分解水作用以来,二氧化钛由于具有独特的光物理和光化学性质,在光学材料、光电化学和光电池、光催化降解有机物方面有广泛的应用前景。引起了人们很大的兴趣。九十年代,纳米材料科学的兴起,发展了以二氧化钛为对象的基础理论和应用。由于纳米粒子的量尺子效应、表面效应等使得二氧化钛纳米材料的结构和性质都与常规二氧化钛有很大差别,在光物理学、光化学反面呈现出的特的应用前景,成为二十一世纪的一大研究热门。 1、1、1 二氧化钛的晶型结构 二氧化钛警惕有三种重要的不同结构:金红石、锐钛矿、和析钛矿。但是,仅是金红石和锐钛矿在二氧化钛的应用领域中起重要作用,表面科学技术的研究兴趣主要也是在金红石和锐钛矿上,在两种结构中,其基本的结构单元包含一个钛原子,该原子处于六个氧原子形成的异构八面体构型中,在每种结构的八面体结构中两个钛原子和氧原子间的化学键稍长一些,在锐钛矿中,键角90o有一个较大的偏离。在金红石中,相邻的八面体共用一个方向上的点沿着长轴在90o方向交替堆积,在锐钛矿中,共点的八面体形成面,它们还与下层的八面体面共边。 1、1、2 二氧化钛纳米材料的研究发展 自从1972年,A.fujishima等发现受辐射的二氧化钛表面能发生对水的持续氧化、还原反应以来,纳米二氧化钛作为光催化剂用来催化降解有机污染物,引起了人们的普遍关注,将这种材料做成空心小球浮在含有有机物的废水表面上,利用太阳光可以进行有机物的降解,美国、日本利用这种方法对海上石油泄漏造成的污染进行处理,将二氧化钛粉体添加到陶瓷的釉料中,具有保洁杀菌的功能,也可以添加到人造纤维中制成杀菌纤维;锐钛矿纳米二氧化钛表面Cu﹢、Ag﹢修饰,杀菌效果更好,在电冰箱、空调、医疗器械等方面有着广泛的应用前景。铂化的二氧化钛纳米粒子的光催化可以使丙炔与水蒸气反应,生成可燃性的甲烷、乙烷和丙烷;纳米二氧化钛的光催化效应可以从甲醇水溶液中提取H2而被广泛研究用于清洁氢能源的开发。近年来,纳米二氧化钛的光催化在有机污染物

材料化学论文

材料化学论文题高温超导材料研 班级:2009级3班 姓名:梁秋菊 学号:200910140315

高温超导材料研究 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历史 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”。 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Nb s Sn V s Ga Nb s Ge,其中Nb s Ge超导体的临界转变温度(TJ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。1987年初,中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuG g 导体,已高于液氮温度(77K) ,高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCu0,再后来又有人将Ca掺人其中,得到Bis尤aCuOg导体,首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年,美国的荷曼和盛正直等人又发现了「系高温超导体,将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125&瑞士苏黎世的希林等 发现在HgBaCaCi超导体中,临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。二、高温超导体的发展现状 目前,高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K) 以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、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钛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

功能材料文献综述

聚丙烯酸系高效减水剂在高强高性能混凝土中的作用 摘要:高效减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌和用水量的外加剂。聚丙烯酸高效减水剂具有强度高、耐热性、耐久性、耐候性等优异性能,正是由于聚丙烯酸高效减水剂的这些优良特性而使它成为世界性的研究热点。本文则通过查阅国内外文献,总结阐述聚丙烯酸系减水剂在高强高性能混凝土中的作用,它的研究进展,以及未来发展方向。 关键字:聚丙烯酸系高效减水剂高强混凝土高性能混凝土 一、前言 高性能混凝土是指符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土,当混凝土的某些特征是为某一特定的用途和环境而设定时,这就是高性能混凝土。而高强混凝土是以混凝土的抗压强度指标为特征而命名的,我国现阶段通常将强度等级达到或超过C60的混凝土称为高强混凝土。可以看出当高性能混凝土的强度很高时便是高强混凝土,即高强混凝土是高性能混凝土的一种,故下文将聚丙烯酸系高效减水剂在高强高性能混凝土中的作用统称为在高性能混凝土中的作用。 混凝土与水泥砂浆一样,具有抗压强度高、稳定性好、施工机械简单、成本低廉等优点,是应用最广泛的建筑材料之一。但由于其自身存在诸如坍落度损失大、水泥用量大、耐久性不够好等缺陷,使其功能和使用范围受到一定限制。而外加剂具有改善混凝土拌合物和易性、合理降低水泥用量和提高混凝土抗渗、抗冻性能等优点,所以,利用外加剂改善新拌混凝土的工作性,提高混凝土硬化后的力学性能、体积稳定性和耐久性,是现代高性能混凝土技术发展的方向。在混凝土中减水剂不仅具有改善混凝土拌合物流变性能的作用,同时还具有提高硬化后的混凝土力学性能、体积稳定性和耐久性能的作用。高效减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌和用水量的外加剂。在这些高效减水剂中,聚丙烯酸系减水剂是当今混凝土高性能减水剂研究中较为前沿的研究课题,该类减水剂具有低掺量、高减水率、抑制坍落度经时损失等特点。本文通过查阅国内外文献,总结阐述聚丙烯酸系减水剂在高强高性能混凝土中的作用,聚丙烯酸系减水剂的研究进展,以及未来发展方向。 二、聚丙烯酸系高效减水剂的作用机理 聚丙烯酸系减水剂由于其优异性能而引起广泛的关注,为了有效研究和开发这一类型的减水剂,对其减水机理的研究非常重要。减水剂的分散减水机理主要包括以下几个方面: 1、聚丙烯酸减水剂可以有效降低水泥颗粒固液界面能 H 聚丙烯酸减水剂由于分子结构中有大分子的主链和侧基- COOH,- OH,- SO 3等,既有亲水性又有亲油性,在水泥- 水界面上具有很强的吸附能力。减水剂吸附在水泥颗粒表面,能够降低水泥颗粒固液界面能,降低水泥- 水分散体系的总能量,从而提高分散体系的热力学稳定性,这样有利于水泥颗粒的分散。 2、聚丙烯酸减水剂静电斥力的作用 新拌混凝土中掺入减水剂后,由于减水剂分子结构中的- COOH、- OH、- SO H 3等极性基团的电离作用,使得水泥颗粒表面带上电性相同的电荷,并且电荷量随

高温超导材料的研究进展及前景展望论文正稿

兴义民族师范学院 2013届本科毕业生学位论文 高温超导材料的研究进展及 前景展望 姓 名: 马 关 爱 教 学 系: 物 理 系 专 业: 物 理 学 导师姓名: 张 星 中国﹒贵州﹒兴义 2013年5月

目录 摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论. (1) 1.1超导体的发现 (1) 1.2高温超导体的概述 (4) 第二章高温超导材料研究的内容 (6) 2.1高温超导材料的研究背景 (6) 2.2高温超导材料的特性 (7) 2.3高温超导材料的研究目标 (8) 2.4高温超导材料的研究状况 (9) 2.4.1高温超导的物理进展 (10) 2.4.2对BCS理论的修正[7] (11) 2.4.3RVB理论[7] (11) 2.4.4Luttinger液体理论[7] (12) 2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11] (12) 2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展 (12) 2.4.7高温超导材料其他方面的进展 (14) 2.5影响高温超导研究的因素 (14) 2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素 (14) 2.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素 (15) 2.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响 (15) 2.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应 (15) 2.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应 (15) 第三章高温超导材料的制备工艺 (16) 3.1高温超导材料的研究方法 (16) 3.1.1磁控溅射(MS)法 (16) 3.1.2脉冲激光沉积法 (16)

超导材料论文

超导材料的研究进展 陈志义 2011326690110 应用物理11(1)班 摘要:超导是金属或合金在较低温度下电阻变为零的性质。超导材料是当代材料科学领域一个十分活跃的重要前沿,其发展将推动功能材料科学的深入发展。高温超导材料经过近 20年的研发,已经初步进入了大规模实际应用和产业化。随着超导材料临界温度的提高和材料加工技术的发展,它将会在许多高科技领域获得重要应用。 关键词:超导高温超导体进展超导超导材料临界温度进展 引言:随着社会的进步,工业的发展,人们对能源的需求量越来越大。但是,像石油、煤等能源储备有限且不可再生。故而,如何在有限能源的条件下使社会健康稳步地发展,亦即如何做到可持续发展成了当今人们亟需解决的问题。对于这些问题的解决方法,超导材料表现出了巨大的潜力。长期以来,如何找到一种完全没有电阻,能消除电能损耗的导电材料,一直是物理学家和材料科学工作者梦寐以求的愿望。1911年,荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯首次意外地发现了超导现象:将水银冷却到接近绝对零度时,其电阻突然消失。这一现象的发现为解决电路损耗带来了福音。从此,对于超导材料的研究如火如荼。 一、超导材料的概念 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、超导材料的分类 超导材料分为低温超导材料和高温超导材料。 1、低温超导材料 何谓低温超导材料?低温超导材料是具有低临界转变温度(T c<3OK=在液氦温度条件下工作)的超导材料,分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌),T c 为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体,T c在9K以上。低温超导材料一般都需在昂贵的液氦环境下工作,由于液氦制冷的方法昂贵且不方便,故低温超导体的应用长期得不到大规模的发展。低温超导材料的应用分为:强电应用,主要包括超导在强磁场中的应用和大电流输送;弱电应用,主要包括超导电性在微电子学和精密测量等方面的应用。 2、高温超导材料 高温超导体材料(HTS)具有超导电性和抗磁性两个重要特性。要让超导体得到现实的应用,首先要有容易找到的超导材料。即主要研究方向就是寻找能在较高温度下存在的超导体材料。高温超导材料用途非常广泛,大致可分三大类:大电流应用、电子学应用和抗磁性应用。大电流应用是由于超导材具有零电阻和完全的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得的稳定强磁场。超导体的基本特性之一是当它处于超导态时具有理想的导电性,同时由于其载流能力远远强于常规导体,因此,利用超导体可以传输大电流和产生强磁场,并且没有电阻热损耗。电工设备的基本特点是大电流、强磁场和高电压,因此在电工设备中使用超导材料可以减少电气损耗、提高效率、缩小体积、减轻重量、降低成本,还可以提高装置

文献综述的特点

1 综述的定义和特点 综述是查阅了某一专题在一段时期内的相当数量的文献资料,经过分析研究,选取有关情报信息,进行归纳整理,作出综合性描述的文章。 综述的特点: ①综合性:综述要"纵横交错",既要以某一专题的发展为纵线,反映当前课题的进展;又要从本单位、省内、国内到国外,进行横的比较。只有如此,文章才会占有大量素材,经过综合分析、归纳整理、消化鉴别,使材料更精练、更明确、更有层次和更有逻辑,进而把握本专题发展规律和预测发展趋势。 ②评述性:是指比较专门地、全面地、深入地、系统地论述某一方面的问题,对所综述的内容进行综合、分析、评价,反映作者的观点和见解,并与综述的内容构成整体。一般来说,综述应有作者的观点,否则就不成为综述,而是手册或讲座了。 ③先进性:综述不是写学科发展的历史,而是要搜集最新资料,获取最新内容,将最新的信息和科研动向及时传递给读者。 综述不应是材料的罗列,而是对亲自阅读和收集的材料,加以归纳、总结,做出评论和估价。并由提供的文献资料引出重要结论。一篇好的综述,应当是既有观点,又有事实,有骨又有肉的好文章。由于综述是三次文献,不同于原始论文(一次文献),所以在引用材料方面,也可包括作者自己的实验结果、未发表或待发表的新成果。 综述的内容和形式灵活多样,无严格的规定,篇幅大小不一,大的可以是几十万字甚至上百万字的专著,参考文献可数百篇乃至数千篇;小的可仅有千余字,参考文献数篇。一般医学期刊登载的多为3000~4000字,引文15~20篇,一般不超过20篇,外文参考文献不应少于1/3。 2 综述的内容要求 选题要新:即所综述的选题必须是近期该刊未曾刊载过的。一片综述文章,若与已发表的综述文章"撞车",即选题与内容基本一致,同一种期刊是不可能刊用的。 说理要明:说理必须占有充分的资料,处处以事实为依据,决不能异想天开地臆造数据和诊断,将自己的推测作为结论写。 层次要清:这就要求作者在写作时思路要清,先写什么,后写什么,写到什么程度,前后如何呼应,都要有一个统一的构思。 语言要美:科技文章以科学性为生命,但语不达义、晦涩坳口,结果必然阻碍了科技知识的交流。所以,在实际写作中,应不断地加强汉语修辞、表达方面的训练。 文献要新:由于现在的综述多为"现状综述",所以在引用文献中,70%的应为3年内的文献。参考文献依引用先后次序排列在综述文末,并将序号置入该论据(引文内容)的右上角。引用文献必须确实,以便读者查阅参考。 校者把关:综述写成之后,要请有关专家审阅,从专业和文字方面进一步修改提高。这一步是必须的,因为作者往往有顾此失彼之误,常注意了此一方而忽视了彼一方。有些结论往往是荒谬的,没有恰到好处地反应某一课题研究的"真面目"。这些问题经过校阅往往可以得到解决。 3 综述的格式和写法 综述一般都包括题名、著者、摘要、关键词、正文、参考文献几部分。其中正文部分又由前言、主体和总结组成。 前言:用200~300字的篇幅,提出问题,包括写作目的、意义和作用,综述问题的历史、资料来源、现状和发展动态,有关概念和定义,选择这一专题的目的和动机、应用价值和实践意义,如果属于争论性课题,要指明争论的焦点所在。 主体:主要包括论据和论证。通过提出问题、分析问题和解决问题,比较各种观点的

超导材料的现状及发展趋势分析

超导材料的现状及发展方向自1911年荷兰莱顿实验室的卡末林·昂纳斯首次在4.2K时发现水银零电阻现 象即超导现象以来。人们相继在超导 材料方面取得很多突破,后来在梅斯 勒发现超导体的抗磁性之后, 1934 —1985年后超导物理学理论逐步发 展,超导材料逐步应用于实际科学技 术领域。但由于种种原因,至今超导 物理学理论也不够完善。在这一阶段 人们研究的超导材料临界转变温度 较低。 后来进入高温超导研究阶段,高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。高温超导体属于非理想的第II类超导体。临界磁场和临界电流且比低温超导体更高。同时已对高温超导材料进研究开发,氧化物复合超导材料具有耐用和稳定性好的特点。通过研究浸泡实验表明,超导电性的退化主要来自于杂相及时效过程中的析出相。为了改善薄膜对环境的敏感性,美国西北大学的Mirkin建议把分子单层表面化学改性引入到高温超导铜氧化合物中。 以铋锶钙铜氧系为第一代高温超导带材,它的可加工性优良,在超导强电应用领域占据重要位置。但铋系材料的实用临界电流密度较低,并且在77 K的应用磁场也很低。然而钇钡铜氧化物材料在77 K的超导电性比铋锶钙铜氧材料好的多;但它的可加工性极差,故要做出超导性好的带材通过传统的压力加工和热处理工艺就很难。 随着材料科学工艺技术的发展,近年来一种在轧制金属基带上制造钇钡铜氧超导带材的工艺被称作“第二代”带材。欧洲国家努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦已批量制造铋系超导带材。2003年11月我国第一个10m、 10.5kV/1.5kA 三相交流高温超导电缆系统日前在中国科学院电工研究所研制成功,并于成功地进行了试验运行。2011年5月信赢和公司团队研发的世界最大功率的超导限流器刚成功。2011年9月25日,特拉维夫大学的研究小组开发出了一种超导体材料——蓝宝石单晶体纤维,可用于高压电缆输电,输电量是相同直径铜线输电量的40倍。研究人员称这种超导材料将有可能彻底改变电力输送占空间、高损耗的状况。 高温超导材料主要有:膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。薄膜最常用、最有效的两种镀膜技术是:磁控溅射和脉冲激光沉积。还有金属有机

数控技术发展状况及策略综述

数控技术发展状况及策略综述 摘要:随着当前科学技术的进一步发展,数控加工已经成为国家机械化和工业 化水平的重要标志。这项技术涉及到的领域范围很多,包括机械制造技术、信息 处理技术、自动控制技术以及相应的计算机软件处理技术等新技术的使用,改变 了传统的制造业,在未来,数控加工技术会朝着更好的方向发展,将会促使我国 制造业的发展进步。 关键词:数控技术;发展状况;策略;综述 对于数控系统而言,一方面由于传统数控系统的各个模块相互耦合,使得结 构变更和功能扩展异常困难;另一方面由于数控系统结构的开放程度低,其研发 过程无法充分利用先进的电子信息技术,极大降低了数控系统的研发效率,同时 基于小团队的数控系统研发不能充分调动社会的有效资源和积极性,包括工艺过 程实现在内的各模块难以全面细致,使得开发的高端数控并不高端。我国数控行 业的发展很大程度上受限于数控系统自身的封闭性,数控系统的不开放以及制造 工艺流程未体现等问题成为目前制约我国数控行业发展的主要瓶颈。随着先进计 算机和电子信息技术的发展,充分利用组件式软件技术、通过互联网手段把全社 会乃至全球的资源集中起来,有效发挥掌握工艺经验的一线人员等社会资源参与 开发和甄别成为可能。 1数控木工机械的发展现状 1.1数控木工机械发展现状 数控机床具有高精度、质量好、加工性能强、生产效率高、稳定性强等优点,并受到了越来越多企业的青睐。其中木材加工行业广泛应用起数控机床,且相关 研究也在逐步深入,在近几年,我国数控木工机械发展迅速,以下将会对一些具 有代表性的数控技术进行分析。①数控木工机械硬件发展现状。当前我国木工机械硬件仍未建立起系统的体系,基本是由背景文泰垄断中低档数控镂铣机,其不 但销售软件,同时还出处全套硬件。②数控木工机械软件发展现状。当前主要是由中国台湾恩德控制了大部分高档数控镂铣机数控软件,其销售软件时通常都是 配套硬件一同销售,基本在我国大陆形成了垄断局面。③木工机械数控机床技术发展现状。当前我国的数据砂光机、数控阶段锯切设备以及数控带锯机技术等发 展极为迅速,就以砂光机为例,当前我国已成为了生产砂光机最大的国家,基本 垄断中低端砂光机市场,且逐步实现了中低端砂光机数字控制功能。 1.2数控技术发展概况 数控该技术在我国发展时间尚短,最早是将其应用在金属加工行业,从发展 至今共经历了3个发展阶段:①初始阶段(1958~1979),在该阶段我国生产的 数控系统可靠性不足,且应用范围极为有限;②发展阶段(1980~1993),经历 改革开放,我国有效吸收与借鉴外国优秀生产经验,并积极引进先进的数控系统,在很大程度上促进了我国数控技术的发展;③缓慢发展阶段(1994至今),在 全球金融危机影响下,在20世纪末我国出现了负增长的情况,发展到21世纪逐 步得到了恢复,当前我国机械加工设备数控化率在85~90%范围内,其中木工机 械制造业其设备数控率约45%。 2数控加工技术的应用 2.1数控车加工的应用 ①精度要求较高的零件,数控车床整体的刚性很好,制造的精度极高,因此 对于尺寸强度要求较高的零件这项技术的使用十分有效;②超精密、超低表面粗

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