材料科学专题 第五章 超导材料与磁悬浮
超导材料在磁悬浮列车中的应用研究
超导材料在磁悬浮列车中的应用研究随着我国经济和科技的发展，磁悬浮列车作为现代交通工具,具有速度快、环保、安全等优点，备受重视。
而超导技术在磁悬浮列车的发展中扮演了重要的角色，也成为了当今快速交通领域的研究热点。
本文旨在探讨超导材料在磁悬浮列车中的应用研究。
一、超导技术在磁悬浮列车中的应用磁悬浮列车作为一种新型的高速交通工具，是一项综合性的系统工程。
其关键技术包括轨道、车辆、控制系统和能源等方面。
其中，超导材料在车辆和轨道方面的应用备受关注。
1. 轨道高速运行中磁悬浮列车需要具备良好的运动稳定性和减震性能，而超导材料多孔轨道是达到这一目标的重要手段之一。
这种轨道由许多由超导磁体构成的单元组成，通过悬浮和制动控制系统来支撑磁悬浮列车的重量并进行运动控制。
超导材料多孔轨道的优点在于其非常轻巧、无摩擦、良好的运动稳定性、减震性能和防振能力，这使其成为磁悬浮列车的重要组成部分。
2. 车辆超导材料在磁悬浮列车的车辆中是直接作用于车体悬浮和制动系统中的一种重要材料。
其中，超导磁体用于产生悬浮力和制动力，由此实现磁悬浮列车在轨道上的悬浮和行驶，这需要高温超导电缆、超导电缆接头、低温传热技术、超导安全措施和其他相关技术的支持。
3. 控制系统和能源超导材料在磁悬浮列车的控制系统和能源方面的应用最为广泛，主要通过超导电缆和超导变压器等技术实现磁场控制和输电能量的高效传输。
超导技术在磁悬浮列车的能源控制方面的特点在于其体积小、能耗低、运行稳定、环保等优点，使其成为磁悬浮列车能源控制的首选。
二、超导材料在国内外研究的现状近年来，欧美等发达国家在磁悬浮列车领域的投资和研究非常活跃。
而我国，作为磁悬浮列车的发展大国，也在超导材料的制造和应用方面取得了一定的研究成果。
国内外研究表明，铜氧化物超导材料因具有体积小、电导率高、能量损失小、响应速度快、基础价格低等优势，成为磁悬浮列车中使用的最为普遍的超导材料之一。
相比之下，传统超导材料（如铌钛合金）的优势在于稳态工作性能好且稳定性高，因此也备受关注。
超导材料的发展及其在磁悬浮与储能方面的应用
超导材料的发展及其在磁悬浮与储能方面的应用
超导材料的发展：超导材料是一类在极低温下表现出零电阻和完全磁场排斥现象的材料。
超导材料的发展可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林液化了液氦并发现了超导现象。
随后的几十年里，科学家们陆续发现了许多超导材料。
在20世纪80年代，高温超导材料的发现引起了轰动。
迄今为止，最高的高温超导材料转变温度达到了-135°C，这使得它们能够用更便宜的制冷系统来冷却，进而推动了超导材料的应用。
超导材料在磁悬浮方面的应用：
磁悬浮技术利用超导材料的磁场排斥特性，将物体悬浮在磁力场中，实现无接触运动。
超导材料的零电阻特性使得其能够在磁场中产生强大的电流，从而产生更强的磁场。
这种特性使得超导材料在磁悬浮列车、磁悬浮梯级挡泥堤和磁悬浮轴承等领域有广泛应用。
超导材料在储能方面的应用：
超导材料可以用来制造高性能的电容器和电感器，可以存储更大的电荷和能量。
通过将超导材料与电荷存储系统结合，可以实现高密度的能量存储。
超导材料还可以用于储存电磁能量，如超导磁体用于核磁共振成像和粒子加速器。
超导材料的发展为磁悬浮和储能领域带来了许多创新应用，提高了系统的效率和性能，并为未来的科学技术发展提供了巨大的潜力。
超导体磁悬浮的原理和应用
超导体磁悬浮的原理和应用1. 简介超导体磁悬浮技术是一种基于超导材料的磁力浮升原理来实现物体悬浮的技术。
超导体磁悬浮技术的原理是基于超导材料在一定条件下，可以完全排斥磁场的性质。
通过在物体下方放置强磁体，使磁场通过超导体形成一个磁场梯度，在特定条件下能够使物体悬浮在空中。
2. 原理超导体磁悬浮技术的原理基于超导材料的超导特性和磁场排斥原理。
超导体是一种在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的材料。
当超导体材料冷却到临界温度以下时，电流可以在其中无阻碍地流动，并且超导材料内部会形成一个临界磁场。
超导体磁悬浮技术利用了超导材料内部形成的临界磁场和外部强磁体的作用。
当超导体材料置于外部强磁场中时，超导材料内部的磁场会与外部磁场相互作用，在一定条件下可以使超导体对外部磁场产生排斥力。
通过调整外部磁场的强度和超导材料的位置，可以使物体在空中悬浮起来。
3. 应用超导体磁悬浮技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些主要的应用方面：3.1 高速交通工具超导体磁悬浮技术被广泛应用于高速列车和磁悬浮列车的制造。
由于超导体磁悬浮技术可以使列车悬浮在轨道上，因此可以大大减少运行阻力，提高列车的运行速度。
超导体磁悬浮技术还可以减少列车与轨道的摩擦，降低能量损耗，提高运行效率，使列车运行更加平稳和安全。
3.2 实验研究超导体磁悬浮技术被广泛应用于科学研究和实验室里。
由于超导体磁悬浮技术可以实现物体在空中悬浮，可以将物体固定在一个特定的位置上，使得研究人员可以对物体进行更加精确的实验观测。
超导体磁悬浮技术在物理学、化学、材料科学等领域都有重要的应用价值。
3.3 能源传输超导体磁悬浮技术还可以应用于能源传输领域。
由于超导体材料在低温下具有零电阻的特性，可以实现超低能量损耗的电力传输。
通过将超导体线圈置于磁场中，可以使电流得以无阻碍地在其中传输，实现高效能源传输。
超导体磁悬浮技术可用于高压电力传输、大容量能源储存等领域。
3.4 其他应用超导体磁悬浮技术还有其他一些应用方面。
5-超导材料
2、超导合金 、
超导合金是超导材料中强度最高，磁场强度低的超导体 是 超导合金是超导材料中强度最高，磁场强度低的超导体,是 早期具有实用价值的超导材料。使用广泛的是 系和Nb早期具有实用价值的超导材料。使用广泛的是Nb-Zr系和 系和 Ti系。Nb-Zr合金加工性能较差，虽能拉制成线，但与铜的结 系 合金加工性能较差 合金加工性能较差，虽能拉制成线， 合性能差，覆铜较困难，须采用镀铜和埋入法 工艺较麻烦, 合性能差，覆铜较困难，须采用镀铜和埋入法, 工艺较麻烦 合金易于加工 制造成本高。 制造成本高。 Nb-Ti合金易于加工 与铜能获得良好的结合。 合金易于加工, 与铜能获得良好的结合。 但Nb-Ti合金轧成扁线后 JC降低。 合金轧成扁线后, 合金轧成扁线后 降低。
正常态 混合态 超导态 HC2(T) HC1(T)
第二类超导体混合态中 的磁通线阵
先利用液氮将超 导体冷却至超导 临界温度以下
将磁铁靠近超导体时， 会感受到反磁作用力且 磁束无法穿过超导体
迫使磁铁靠近超导体 使磁束贯穿超导体
手放开后，最后磁 浮情况通常会倾斜
磁鐵
S N S
S 磁鐵 N N 超导体 S
二硼化镁(MgB 二硼化镁(MgB2)
4、陶瓷超导体 、 1986年超导陶瓷的出现 使超导体的 C获得重大的突破， 年超导陶瓷的出现, 使超导体的T 获得重大的突破， 年超导陶瓷的出现 发现镧钡铜氧体 镧钡铜氧体的 发现镧钡铜氧体的 TC >30K。1987年美国休斯顿大学物理学家 。 年美国休斯顿大学物理学家 朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后宣布制成 的超导材料YBCO ，在液氮温度以上的复 临界温度约为 90K的超导材料 的超导材料 结构称123相。1988 相材料中观察到了超导性。YBa2Cu3O7-X结构称 相 年科学家发现铊系化合物TlBaCaCuO超导材料的零电阻温度 超导材料的零电阻温度 年科学家发现铊系化合物 可达125 K，1993年，汞系化合物超导材料的临界温度可达 可达 ， 年 135K。 。 • 用于液氮温度上(>77K)的超导材料称高温超导体 的超导材料称高温超导体. • 陶瓷超导体的最大问题是具有脆性，不易加工。 陶瓷超导体的最大问题是具有脆性，不易加工。
超导磁悬浮实验
超导磁悬浮实验超导磁悬浮实验是一项具有重大应用价值的物理实验，它涉及到物理学中的多个定律和原理。
在本文中，我将对超导磁悬浮实验的定律、实验准备、过程和应用进行详细解读。
超导磁悬浮实验基于超导材料在超导状态下对磁场的抗拒力，从而实现物体悬浮的现象。
具体而言，当超导材料在低温下被冷却至其临界温度以下时，它会表现出零电阻和完全抗磁性。
这意味着超导材料可以通过产生一个与外部磁场相反的磁场，来排斥磁场的渗透，并实现悬浮的效果。
这个原理被称为迈斯纳效应（Meissner effect），是超导磁悬浮实验的核心定律之一。
要进行超导磁悬浮实验，首先需要准备一些必要的材料和设备。
首先是超导材料，目前常用的超导材料有铜氧化物系列（例如YBCO）和镧铁磁铜氧化物系列（例如LSCO）。
这些材料通常需要通过冷却至低温来实现超导状态。
因此，实验中需要使用低温设备，如液氮或液氦冷却系统。
此外，还需要磁体和传感器等设备用于产生磁场并测量悬浮高度。
在实验过程中，首先需要将超导材料制备成适当的形状和尺寸，如片状或盘状。
然后，将超导材料在低温条件下冷却至其临界温度以下。
这可以通过将超导材料放置在液氮或液氦中来实现。
接下来，需要通过磁体产生一个恒定的磁场，并将超导材料置于磁场中。
由于迈斯纳效应，超导材料会排斥磁场的渗透，并悬浮在磁场上方。
此时，可以通过改变磁场的强度或超导材料与磁场的距离来控制悬浮高度。
最后，可以通过传感器等设备来测量超导材料与磁体之间的距离，以确定悬浮高度。
超导磁悬浮实验具有广泛的应用前景和专业性需求。
首先，该实验可以用于探究超导材料的性质和特性。
通过测量悬浮高度与磁场强度、温度等参数的关系，可以研究超导材料在不同条件下的抗磁性和临界温度等物理性质。
此外，还可以通过改变材料的组分和结构，来探索新型超导材料的开发和应用。
其次，超导磁悬浮技术具有广泛的实际应用价值。
由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全抗磁性的特点，它们可以用于制造高性能的电缆、发电机、磁悬浮列车等设备。
超导磁悬浮磁铁工作原理
超导磁悬浮磁铁工作原理超导磁悬浮技术是一种利用超导材料和磁悬浮原理实现的新型悬浮技术，具有重要的应用价值。
它可以使物体在无摩擦的环境中悬浮并保持稳定，具有很大的潜力应用于列车、磁浮轮椅、磁浮飞行器等领域。
本文将详细介绍超导磁悬浮磁铁的工作原理。
一、超导材料的特性超导材料是指在低温下具有零电阻和完全抗磁的材料。
当超导材料的温度降低到临界温度以下时，会发生一种由电子对组成的布居态，电子对之间没有电阻，可以以零电阻的方式运输电荷。
此外，超导材料还表现出完全的抗磁性，能够抵制外部磁场的进入。
二、磁悬浮原理磁悬浮技术是通过磁场的相互作用实现物体在无摩擦的状态下悬浮的一种技术。
在磁悬浮系统中，通过超导磁体产生的磁场与物体自身的磁场相互作用，使得物体悬浮在空中。
超导磁体产生的磁场可以被分为两部分：悬浮力和导引力。
悬浮力是指超导磁体产生的磁场与物体自身的磁场相互作用所产生的向上的力，使得物体悬浮在空中。
导引力是指物体自身产生的磁场与超导磁体产生的磁场相互作用所产生的向下的力，与悬浮力相互抵消，保持物体悬浮的稳定性。
三、超导磁悬浮磁铁工作原理超导磁悬浮磁铁是一种应用超导材料和磁悬浮原理制成的磁铁。
它由超导磁体和自由浮动磁体组成。
超导磁体是由超导材料制成的线圈，通过电流的通入，在低温下形成超导态。
超导磁体产生的磁场与物体自身的磁场相互作用，产生一个向上的悬浮力。
该悬浮力可以使物体悬浮在超导磁体上方。
自由浮动磁体是一种带有永久磁体的物体，其磁场与超导磁体产生的磁场相互作用，产生一个向下的导引力。
导引力与悬浮力相互抵消，使得物体保持在平衡状态下悬浮。
超导磁悬浮磁铁的工作原理可以简单描述为：超导磁体产生的磁场与自由浮动磁体的磁场相互作用，导致悬浮力和导引力相互抵消，使物体保持在悬浮状态。
当物体受到外力作用，磁悬浮系统会立即调整超导磁体的电流以及自由浮动磁体的位置，以使物体重新回到平衡态，实现悬浮和稳定的状态。
四、超导磁悬浮磁铁的应用前景超导磁悬浮磁铁技术具有很大的应用前景。
超导磁悬浮列车课件
• 超导磁悬浮列车简介 • 超导磁悬浮列车的优势与挑战 • 超导磁悬浮列车的关键技术 • 超导磁悬浮列车的实际应用
• 超导磁悬浮列车的安全与维护 • 超导磁悬浮列车与其他交通方式
的比较
01 超导磁悬浮列车简介
定义与特点
定义
超导磁悬浮列车是一种利用超导 材料和磁悬浮技术实现列车高速 运行的交通工具。
长寿命
超导磁悬浮列车的核心 部件寿命长，维护成本
低。
挑战
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高技术门槛
超导磁悬浮技术复杂，需要高 度专业化的技术支持和维护。
高昂的造价
超导磁悬浮列车的制造成本较 高，导致其票价也相对较高。
低温环境需求
超导磁悬浮列车需要在低温环 境下运行，对运营环境有特殊
要求。
安全风险
虽然超导磁悬浮列车具有很高 的稳定性，但仍存在一定的安
与飞机比较
速度
超导磁悬浮列车的速度虽然很快，但是与飞机相比还是稍逊一筹。 飞机的起飞和降落速度远高于超导磁悬浮列车。
舒适性
飞机的飞行高度和速度使得其舒适性较高，而超导磁悬浮列车在高 速行驶时可能会给乘客带来一定的不适感。
安全性
飞机的事故率相对较低，被认为是较安全的交通方式之一。而超导磁 悬浮列车在运行过程中还需要面临一些技术上的挑战和安全风险。
特点
超导磁悬浮列车具有高速、低能 耗、无噪音、无振动等优点，是 未来交通领域的重要发展方向之 一。
工作原理
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工作原理
超导磁悬浮列车通过磁力 使列车悬浮于轨道之上， 再利用直线电机驱动列车 前进，实现高速运行。
磁力产生
超导磁悬浮列车通过超导 线圈产生强磁场，与轨道 上的磁铁相互作用产生磁 力，使列车悬浮。
超导磁悬浮原理的应用
超导磁悬浮原理的应用1. 简介超导磁悬浮技术是一种基于超导材料、磁力和悬浮原理的创新技术，在许多领域都有广泛的应用。
本文将探讨超导磁悬浮原理以及它在交通运输、工业制造和科学研究等领域的具体应用。
2. 超导磁悬浮原理超导磁悬浮技术基于超导材料的磁性特性和悬浮原理，通过利用超导材料的零电阻和完全磁化来实现对物体的悬浮和定位。
以下是超导磁悬浮原理的主要步骤：•超导体制冷：超导材料需要在低温下工作，通常使用液氮进行制冷，使超导材料达到超导态。
•磁场产生：通过加热和绕组等方式产生磁场，形成磁场梯度。
•永磁体悬浮：超导体内部产生的磁场与外部磁场相互作用，使物体悬浮在空中。
•反馈控制：通过传感器探测悬浮物体的位置和姿态，并通过反馈控制系统来调整磁场，使物体保持悬浮和稳定。
3. 交通运输领域的应用超导磁悬浮技术在交通运输领域具有重要的应用价值，包括高速列车和磁悬浮飞行器等。
以下是超导磁悬浮在交通运输领域的主要应用：•高速列车：超导磁悬浮技术可以实现列车的悬浮和推进，大大减少了运行阻力，提高了列车的运行速度。
相比传统的钢轨铁路，高速列车具有更高的运行速度和更低的能耗。
•磁悬浮飞行器：超导磁悬浮技术还可以应用于磁悬浮飞行器，实现飞行器的悬浮和推进。
磁悬浮飞行器可以在磁场的作用下脱离地面，实现无风阻飞行，具有较大的载重能力和较高的运行速度。
4. 工业制造领域的应用超导磁悬浮技术在工业制造领域也具有广泛的应用，以下是一些应用示例：•磁悬浮轴承：超导磁悬浮技术可以应用于轴承系统，实现无接触和无摩擦的杂质轻载运输。
磁悬浮轴承具有较高的稳定性和较长的使用寿命，适用于高速旋转设备，如发电机和涡轮机等。
•计量设备：超导磁悬浮技术可以应用于计量设备，实现精确的测量和定位。
超导磁悬浮技术可以消除重力和摩擦等影响因素，提高测量的准确性和稳定性。
•传送装置：超导磁悬浮技术可以用于传送装置，实现无接触和高速运输。
通过利用超导磁悬浮技术，传送装置可以实现物体的悬浮和运动，具有较高的速度和较低的能耗。
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1911年，荷兰物理学家昂纳斯发现汞的直流电阻在4.2K时突然消失，首次观察到超导电性。
超导始终是物理上最令人感兴趣的问题之一，又是科技应用最为重要的问题之一。
马梯阿斯说:“如果在常温下实现超导现象，则将使现代文明的一切技术发生改变。
”近90年超导科技发展经历的三个阶段：1911-1957年：超导微观理论(BCS常规超导理论)问世。
巴丁、库珀和施瑞福获1972年诺贝尔。
1958-1985年：超导技术应用的准备阶段。
1986年之后：发现超导转变温度高于30K的超导材料La-Ba-Cu-O后，超导技术开发应用。
超导现象的发现条件：气体液化技术的发展19世纪末，液化气体技术取得了突破性进展，曾一度被视为“永久气体”的空气于1895年被液化；1898年，杜瓦首次把氢气液化，温度为-253℃；1908年，荷兰的莱登实验室在昂内斯指导下，实现了氦气的液化，液化温度4.25K；1908年7月，莱登实验室制得液氮，之后他们又通过减压降温的方法得到1.15K的低温。
昂内斯根据杜瓦的实验预期，随温度降低电阻率会平缓地趋于零，然而采用纯汞实验在4.2K 附近电阻突然降为零。
按照预期应为摄氏零度电阻值1/500，结果小于百万分之一。
此后，昂内斯和他的学生霍尔斯特又发现其他许多金属也有超导现象，如锡的超导温度为3.8K 。
超导体：当冷却到一定温度以下出现超导电性的材料。
Onnes 由于在超导方面的卓越贡献，获得了1913年诺贝尔物理学奖。
第一节超导现象及超导材料的基本性质超导材料如果将这种导线做成闭合电路，电流就可以永无休止地流动下去。
铅环中的电流不停流动，数值也没有变化。
超导体中有电流没电阻，说明超导体是等电位的，超导体内没有电场。
超导材料超导体由常态转变为超导态时样品发生了一定的有序化比热容发生了突变，电子热容发生了△C 的变化熵减小形成某种额外的电子有序（4）超导体的同位素效应早在1950 年，英国物理学家弗罗里希就预言：超导体的临界温度与同位素的质量之间存在一定关系。
所谓“临界温度”，就是导体从正常导电状态变为超导电状态时的转变温度。
他经过分析后认为，同位素之间的电子分布状态是相同的，而原子质量是不同的，那么，超导电性会不会与晶格原子的性质有关呢？也许，超导的出现（即电阻的消失）是由于电子和晶格原子的相互作用才产生的吧！那么，电子和晶格原子是怎样互相作用呢？隧道效应：在微观世界中，电子具有穿过比其自身能量还要高的势垒的本领的量子效应。
当然，穿透几率随势垒的高度和宽度的增加而迅速减小。
如果在两块Al 之间夹入一层很薄的势垒（绝缘层为Al 2O 3，厚度约10-10m ），当在两块Al 之间加上电势差后，就有电流流过绝缘层，这就是正常金属的隧道效应。
(5) 超导隧道效应如果其中的Al进入超导态，就称为约瑟夫森结（下图）。
1962年，剑桥大学的博士后约瑟夫森（B D Josephson）理论计算表明，当绝缘层小于1.5～2×10-9m时，除了前面所述的正常电子的隧道电流外，还会出现一种与库珀电子对相联系的隧道电流，而且库珀电子对穿越势垒后，仍保持其配对的形式。
这种不同于单电子隧道效应的新现象，称为约瑟夫森效应。
第二节超导电性的理论基础和微观机制超导材料超导材料1935年，伦敦兄弟提出，超导电子产生的电流密度为j s +(n s e*2/m*)A =0利用伦敦方程可以得到穿透深度λL =（m*/µ0n s e*2）1/2大多数超导电性的金属元素，穿透深度约为10-8~10-7米。
2、超导体的电磁理论－伦敦方程由于在表层流动的超导电流对外磁场起屏蔽作用，才使超导体具有完全的逆磁性。
通常将表层的超导电流称为逆磁电流或屏蔽电流。
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。
当M→∞时，Tc应趋于零，没有超导电性。
超导材料电子间通过交换声子产生吸引作用。
考虑到电子的自旋，最佳的配对方式是动量相反同时自旋相反的两个电子组成库柏对。
3）库柏（Cooper)电子对库柏对之间通过交换声子耦合在一起，拆散一个库柏对，产生两个正常态电子需要外界提供能量。
库柏对吸收能量变成两个独立的正常电子的过程称为准粒子激发。
在常温下，金属原子失去外层电子成为正离子规则排列在晶格的结点上作微小振动。
自由电子无序地充满在正离子周围。
在电压作用下，自由电子的定向运动就成为电流。
自由电子在运动中受到的阻碍称为电阻。
当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，会形成“电子对”（即“库珀电子对”）。
温度愈低，结成的电子对愈多，电子对的结合愈牢固，不同电子对之间相互的作用力愈弱。
在电压的作用下，这种有秩序的电子对按一定方向畅通无阻地流动起来。
如下图：可以这样简单地理解：当温度升高后，电子对因受热运动的影响而遭到破坏，就失去了超导性。
以上就是由Bardeen、Cooper、Schrieffer 在1957年提出的著名的BCS理论，它表现了目前许多科学家对超导现象的理解，但这并不是最终答案，高温超导体的发现又需要人们进一步探索超导的奥秘。
超导材料已经发现近30种单质和几千种合金及化合物具有超导现象。
1986年, 德国科学家柏诺兹和瑞士科学家弥勒发现了第一个高温超导体------钡镧铜氧化物在紧接下来的几年, 不同的高温超导体系相继被发现, 超导温度也迅速攀升至160K 。
然而不幸的是高温超导的机理至今仍然是一个谜。
第三节超导材料的种类及其性能M üller & Bednorz High Temperature Superconductors (1986)第三节超导材料的种类及其性能相对于氧化物高温超导体而言，元素、合金和化合物超导体的超导转变温度较低(Tc ＜30K)，其超导机理基本上能在BCS 理论的框架内进行解释，因而通常又称为常规超导体或传统超导体。
一、常规超导体已发现超导元素近50种，如下图所示。
除一些元素在常压及高压下具有超导电性外，另部分元素在经过特殊工艺处理后显示出超导电性。
其中铌Nb 的Tc 最高(9.2 K)。
元素超导体周期表中的超导元素第三节超导材料的种类及其性能超导材料第三节超导材料的种类及其性能具有超导电性的合金及化合物多达几千种，真正能够实际应用的并不多。
下面给出了一些典型合金及Sn是20世纪化合物的Tc(最大值)。
其中A-15超导体Nb350年代马梯阿斯首次发现的。
在1986年以前发现的超导体中，这类化合物中的Tc居于领先地位，它们中临Ge薄膜，为23.2K。
界温度最高的是Nb3高温超导体有着与传统超导体相同的超导特性，即：零电阻有这些现象的特性、迈斯纳效应、磁通量子化和约瑟夫森效应。
BCS 理论是目前能解释所唯—理论，但这并不意味高温超导体就是BCS 超导体。
高温超导体的配对机理目前还不清楚。
新型的氧化物高温超导体与传统超导体相比较，有其独持的结构和物理特征。
主要表现在它们具有明显的层状结构、较短的超导相干长度、较强的各向异性以及Tc 对载流子浓度的强依赖天系。
二、高温超导体第四节超导材料的应用超导材料超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。
大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
核聚变反应堆“磁封闭体”利用超导体产生的巨大磁场，应用于受控制热核反应。
核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿℃。
没有任何常规材料可以包容这些物质。
而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。
第四节超导材料的应用超导材料一、能源领域的应用1、开发新能源（1）核聚变反应堆“磁封闭体”磁约束的应用目前，磁约束主要应用在核聚变上，实现受控(热)核聚变。
著名的托卡马克装置即是利用磁约束原理实现受控核聚变。
它是一种形如面包圈的环流器，依靠等离子体电流和环形线圈产生的强磁场，将极高温等离子状态的聚变物质约束在环形容器里，以此来实现聚变反应。
2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST 首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。
EAST 成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。
托卡马克装置:中国科学院合肥等离子体物理研究所超导托卡马克HT-7巨大的电感线圈原子弹爆炸“蘑菇云”。
（2）超导磁流体发电磁流体发电，是利用高温导电性气体（等离子体）做导体，并高速通过磁场强度为5万-6万高斯的强磁场而发电。
磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。
2、节能方面（1）超导输电（2）超导通讯（3）超导变压器第四节超导材料的应用超导材料我国目前15％的电能损耗在输电线路上，达900多亿千瓦时。
将超导电缆放在绝缘、绝热的冷却管里，管里盛放冷却介质，如液氦等，保证整条输电线路都在超导状态下运行。
这样的超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍，可以传输几万安培的电流，电能消耗仅为所输送电能的万分之几。
二、交通领域的应用目前，世界上有3种类型磁悬浮技术，一是以德国为代表的常导电磁式磁悬浮。
二是以日本为代表的超导电动磁悬浮。
三是中国的永磁悬浮。
常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车Transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。
常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400~500公里,适合于城市间的长距离快速运输。
超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本的MAGLEV为代表。
它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上，在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争。
永磁型即永久磁铁与轨道（由电磁轨道或导磁材料）相斥并保持在槽口中线可悬浮运行，是独立于德国、日本磁悬浮技术之外的磁悬浮技术。
磁悬浮列车的不足2.常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。
超导计算机是使用超导体元器件的高速计算机用约瑟夫逊器件制成电子计算机，称为约瑟夫逊计算机，也就是超导计算机，又称超导电脑。
这种电脑的耗电仅为用半导体器件制造的电脑所耗电的几千分之一，它执行一个指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快10倍。