超导材料的制备与特性研究综述
有机超导材料的合成与性能研究
有机超导材料的合成与性能研究有机超导材料是指由有机分子构成的在低温下能表现出超导性质的材料。
它们具有许多应用的潜力，包括能量传输和存储设备的开发。
因此，有机超导材料的合成及其性能研究已成为当前材料科学领域的热门研究课题。
首先，合成有机超导材料是达到超导性质的关键。
合成有机超导材料的方法通常可以分为两种主要类型：溶液合成和固相合成。
在溶液合成中，研究人员通过将有机分子溶解在适当的溶剂中，然后通过慢慢挥发溶剂来形成晶体。
溶液合成方法具有简单、易于控制的特点，但晶体质量常常较差。
固相合成则是将预先合成好的有机分子加热到高温，使其反应生成有机超导材料。
固相合成方法可以得到高质量的晶体，但条件较为苛刻。
然而，仅仅能够合成有机超导材料是不够的，还需要对其性能进行深入研究。
有机超导材料的性能与结构、晶格、电子输运等因素密切相关。
例如，研究人员发现超导转变温度与晶格的对称性相关。
一些有机超导材料具有低对称的晶格结构，这意味着它们可能具有较高的超导转变温度。
同时，晶格缺陷也会对超导性能产生重要影响。
研究人员通过改变晶格缺陷的类型和浓度，可以调控超导转变温度和超导电流密度等性能。
不仅如此，电子输运性质也是研究有机超导材料性能的重要方面之一。
有机超导材料通常在低温下表现出良好的超导性质，而在高温下变为绝缘体。
研究人员发现，有机超导材料中电子输运的主要机制是它们的二维电子结构。
在低温下，有机超导材料中的电子会形成库珀对，并通过二维电子结构中的配对机制来展现超导性质。
但在高温下，这些电子被热激发，无法形成库珀对，因此失去超导性。
为了更好地理解有机超导材料的性能，研究人员还开展了大量的理论研究和实验研究。
理论研究通过模拟和计算，探索了有机超导材料的电子结构、配对机制等性质。
实验研究则通过各种表征手段，如X射线衍射、电子显微镜、穆勒矩阵元色散测量等，对有机超导材料的结构和性能进行表征。
尽管目前的有机超导材料研究还面临许多挑战，但科学家们对于其在能源和电子器件领域的潜力充满信心。
超导材料的制备与性质
超导材料的制备与性质超导材料是指在低温下电阻为零的材料，也是当前最为热门的研究领域之一。
超导材料具有极高的导电性和磁导率，在能源、制冷等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍超导材料的制备方法和性质特点。
一、超导材料的制备方法目前，常见的超导材料制备方法主要有以下几种：1、物理气相沉积法物理气相沉积法是指通过高温等离子体或磁控溅射材料，使其中的原子或分子以高速撞击基板，从而在其表面沉积成薄膜的一种方法。
该方法适用于制备高温超导材料，如YBa2Cu3O7-x等。
2、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是指将超导材料的金属离子和有机物以一定比例混合溶解于溶剂中，制备成溶胶，再通过热处理、烧结等工艺制备超导材料的一种方法。
该方法适用于制备低温超导材料，如Nb3Sn等。
3、浸渍法浸渍法是指将基体材料浸渍于制备超导材料的混合物中，使其中的超导物质固定在基体材料表面或内部，再通过热处理工艺制备超导材料的一种方法。
该方法适用于制备光学纤维、电路板等多种材料。
二、超导材料的性质特点超导材料具有以下性质特点：1、零电阻超导材料在低温下具有零电阻的特性，即当电流通过超导体时，超导体内部不会有能量浪费，电流可以持续不断地存在于带中。
2、完全反射超导材料具有完全反射的特性，即超导体对磁场具有完全的抗磁性，可以完全排除磁场的存在。
3、磁通量量子化效应超导材料具有磁通量量子化效应，即磁场会沿着超导体内部的闭环路径流动，并且磁通量只能是磁通量量子的整数倍。
4、Meissner效应超导材料具有Meissner效应，即当磁场穿过超导体时，超导体内部的电子会组成电流，使得磁场被完全排斥出来，从而导致超导体免疫于磁场。
三、超导材料的应用前景由于超导材料具有独特的性质特点，因此在能源、制冷、磁共振成像等领域具有广泛的应用前景。
1、能源利用超导材料可以用于电力输送和电力储存，可以提高电力传输效率和减少能量损失。
2、制冷技术超导材料的制冷技术可以用于高温超导材料的制备，也可以用于超低温制冷，如超导磁体等。
超导材料的制备及其性能研究
超导材料的制备及其性能研究超导材料是一种具有极低电阻的材料，被广泛应用于超级导体、能源传输和医疗设备等领域。
本文将介绍超导材料的制备方法和性能研究进展。
一、制备方法目前，超导材料的制备方法主要有两种：化学制备和物理制备。
1. 化学制备化学制备是利用化学反应得到超导材料。
这种方法的优势是可以控制材料的成分和形貌，但需要大量的化学试剂和高温高压条件。
目前，最常用的化学制备方法是溶胶-凝胶法。
该方法先将超导材料通过化学反应得到稳定的溶胶，然后通过凝胶化反应制得固体超导材料。
这种方法制备的超导材料具有优良的性能和均匀的形貌。
2. 物理制备物理制备是利用物理方法制备超导材料，如物理汽相沉积、磁控溅射等。
这种方法的优势是可以制备大面积、高品质的超导材料，但需要先进设备和先进技术。
目前，最常用的物理制备方法是分子束外延法。
该方法通过利用分子束束流沉积技术，可以制备出高品质、单晶的超导材料。
这种方法制备的超导材料具有良好的电学性能和晶体质量，适用于光电、微电子和量子计算等领域。
二、性能研究进展超导材料的性能研究是超导技术发展的关键。
目前，超导材料的性能研究主要从以下几个方面展开：1. 电学性能超导材料的电学性能是其应用的关键。
目前，最重要的超导性质是临界温度和临界电流密度。
临界温度是指材料进入超导状态的最低温度，而临界电流密度是指在超导状态下材料能够承受的最大电流密度。
实验发现，临界温度和临界电流密度与材料的成分、形貌和结构密切相关。
因此，研究材料的成分和形貌对其电学性能的影响是非常必要的。
2. 结构性质超导材料的结构性质是其电学性能的基础。
目前，最好的超导材料都是复合材料，主要由超导层、基质层和绕组层构成。
超导层是材料中具有超导电性的部分，基质层是超导层的保护层，绕组层则是超导材料的绝缘保护层。
研究复合材料的结构性质，有助于增强超导材料的电学性能和稳定性。
3. 应用研究超导材料的应用研究是推动其发展的重要驱动力。
超导材料的制备与性能研究
超导材料的制备与性能研究超导材料是在低温下表现出超导特性的一类材料。
具有零电阻、磁通量量子化等显著的特征，这些特征使得超导材料有着广泛的应用前景，如磁悬浮列车、核磁共振成像等领域。
然而，由于制备难度、性能不稳定等问题，超导材料的研究始终是一个前沿热点和挑战。
本文将就超导材料的制备、性能研究等方面进行探讨。
一、超导材料的制备超导材料的制备涉及到材料的合成和处理两个方面。
合成方面主要包括化学合成法、薄膜沉积法、溶胶-凝胶法等，而处理方面则包括退火、等离子体处理等。
1. 化学合成法化学合成法是一种通过化学反应合成超导材料的方法。
其中较为成功的方法是氟化物法（F气法）。
F气法是一种通过将超导元素和氟气在高温高压条件下反应合成超导材料的方法。
2. 薄膜沉积法薄膜沉积法指的是通过物理方法在衬底表面沉积超导材料薄膜的方法。
这种方法具有对材料精确控制、制备薄膜体积大等特点，适用于一些需要精确控制超导材料形状和大小的应用。
目前，电弧溅射和激光沉积法是两种比较常用的薄膜沉积方法。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过化学溶胶直接制备超导材料的方法。
这种方法具有成分均匀、微观结构可控等优点，用于制备不同形态的超导材料。
二、超导材料的性能研究超导材料的性能研究是超导材料研究的重点和难点。
超导材料的性能主要包括临界温度、临界电流等，这些性能的研究对于超导材料的应用和发展具有重要意义。
1. 临界温度临界温度是材料在低温超导状态下能够承受的最高温度。
现实应用中，超导材料的临界温度越高，其作为普及应用的机会就越大。
目前，一些在室温下表现出高温超导特性的材料受到科学家们的重点研究。
2. 临界电流临界电流是指超导材料在超导状态下能够承受的最大电流大小。
超导材料的临界电流与其磁通块的背景磁场、温度和样品制备等因素息息相关。
因此，超导材料的制备和性能研究需要进行多维度的研究。
三、未来展望随着科学技术的不断发展，超导材料的应用前景将越来越广阔。
超导体的制备与性质研究
超导体的制备与性质研究超导体是一种特殊的材料，其在一定温度下会表现出零电阻、完全排斥磁场等独特的性质，因此在电力、交通、通信等领域有着广泛的应用。
本文将介绍超导体的制备与性质研究的相关内容。
超导体的制备方法超导体是一种高科技材料，因此其制备方法需要高精准的实验设备和技术。
目前，主要的制备方法分为物理法和化学法两类。
物理法主要包括真空蒸镀法、磁控溅射法、激光熔覆法等。
其中，真空蒸镀法是制备薄膜超导体的常用方法，通过在真空中蒸镀超导材料，使其在基底上形成薄膜。
磁控溅射法则是将超导材料置于磁场中，在惰性气体辅助下进行溅射，使超导材料沉积在基底上。
化学法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、高温熔盐法等。
此类方法以超导材料的化学反应为主要原理，对于制备复杂组分的超导体具有良好的适用性。
超导体的性质研究超导体的性质研究是超导研究中一个非常重要的领域，其中主要包括超导材料的电性质、磁性质、热性质等多个方面。
电性质研究超导材料的电性质指的是在超导状态下的电流、电势等相关性质。
其中最为核心的概念是零电阻态。
在超导状态下，电流可以无阻抗地流过超导体，因此超导材料的电阻为零。
除此之外，还有超导材料的电阻随温度的变化关系、Jc等重要指标的测量等研究方向。
其中Jc是指KmA/cm²级别下超导体所能承受的最大电流密度。
磁性质研究超导材料的磁性质指的是超导态下的磁场响应特性。
在超导状态下，超导体会完全剔除磁场，形成完全超导态。
此时、磁感应强度为0，磁通量也为0。
如果在超导材料中施加了外加磁场，即使磁场强度非常大，在超导体内部却仍然是完全磁场剔除的状态。
除此之外，还有超导材料与磁场的输运性质等方面的磁性质研究。
热学性质研究超导材料的热学性质指的是超导体在不同温度下的热容、热导率等相关指标。
其中最为重要的性质是临界温度Tc。
Tc是指超导体失去超导状态的温度，也就是零电阻态的终止温度。
除此之外，还有超导材料在超导态和非超导态之间的相变研究等相关方向。
超导材料的制备和物理性质研究
超导材料的制备和物理性质研究超导材料是一种具有超导性质的材料，它们能够在很低的温度下（通常是绝对零度以下）表现出零电阻和完全的磁场排斥现象。
这种特殊的物理现象对电子技术和材料科学产生了深刻的影响。
超导材料的制备超导材料的制备是一个复杂的过程，需要控制许多参数，包括化学成分、晶体形态、温度和压力等。
在制备超导材料时，需要考虑到几个关键因素：1. 化学成分：这是制备超导材料的首要因素。
通常选取的化学元素包括铜、氧和钴等。
2. 温度：制备超导材料需要在特殊的温度区间内进行，这个区间通常是在绝对零度以下的几十摄氏度范围内。
3. 压力：压力是制备超导材料的另一个重要参数。
在一定的温度和化学条件下，增加压力可以使超导性更加显著。
现代的超导材料制备技术主要分为两类：一类是化学合成法，另一类是物理合成法。
化学合成法包括溶胶-凝胶法、水热法等；物理合成法则包括气相沉积、熔融法等。
这些技术旨在控制材料的晶体形态和微观结构，从而使其具有卓越的超导性质。
超导材料的物理性质研究超导材料的物理性质是其被应用于电子技术和新能源技术的关键因素。
在超导材料的物理性质研究中，主要研究以下几个方面：1. 零电阻：当超导材料的电阻值为零时，能够产生巨大的电流。
这种特殊的电性质使得其在现代电子学和能源技术中有着广泛的应用。
2. 混合效应：在超导材料中，发生超导作用的同时，也会发生普通电导作用，这种现象被称为混合效应。
3. 磁滞：当超导材料暴露于外部磁场下时，它会产生一个磁滞效应，这是通过控制磁场从而调节超导电流的重要手段。
4. 尺寸效应：超导材料的尺寸对其电性质也有着重要的影响。
在微米和纳米尺度下，超导现象表现出更加独特的物理现象。
总之，超导材料的制备和物理性质研究是一项极具挑战性的科学研究。
在未来，超导材料将继续在电子技术，新能源技术和材料科学中发挥着巨大的作用。
超导材料的合成和性质研究
超导材料的合成和性质研究超导材料，是指在一定温度范围内呈现零阻电流传输现象的材料。
其具有低阻、高电流密度、高带宽和极高的电磁场强度等特点，因此具有广泛的应用前景。
本文将从材料合成和性质等方面，对超导材料的研究进行探索。
一、超导材料的基本特征超导材料是指在低温下电阻为零的材料，即不受温度限制的电流载体。
其主要特征如下：1. 零电阻：超导材料在超导态下具有零电阻特性，即不会产生能量损失，不会产生热量，能够快速传输电流，从而达到极高的电流密度和低能耗的效果。
2. 高临界温度：超导材料的临界温度是指材料在超导态和常规态之间转变的温度。
高临界温度的超导材料可以在接近室温的条件下实现超导，是实际应用中的理想材料。
3. 高电磁场强度：超导材料可以承受高强度的电磁场，这是其应用于磁共振成像、能量传输等领域的重要优势。
二、超导材料的合成技术超导材料的合成过程是一个复杂的过程，其要求精确地控制材料的组成、结构和纯度。
主要合成方法如下：1. 固相反应法：该方法通过将超导元素或化合物在固态下与其他元素或化合物反应，从而制备出超导材料。
2. 液相法：该方法是将超导材料的先驱体在液相条件下进行化学反应合成出超导材料。
常使用的液相合成方法包括溶胶凝胶法、水热法等。
3. 气相沉积法：该方法利用高温加热的反应炉，将气态的前驱体在基底上进行化学反应，从而制备出超导材料。
三、超导材料的性质研究超导材料的性质研究是超导应用的基础和前提。
在材料研究中，需要对其超导性能、结构特征、磁性、热力学特性等进行探究。
1. 超导性能研究：超导性能研究是对超导材料特性的核心研究。
主要包括超导临界温度、临界电流密度、超导带宽和能隙等。
2. 结构探究：超导材料的结构特征影响其超导性能，因此需要对其晶体结构和它们的缺陷进行研究。
这需要使用一系列结构分析技术，如X射线衍射、电子衍射、中子衍射和红外光谱等。
3. 磁性研究：超导材料的磁性是其响应外部磁场的表现。
超导材料的制备及应用研究
超导材料的制备及应用研究随着科学技术的不断发展，超导材料的制备及应用研究也越来越受到人们的关注。
超导材料具有非常优越的物理性质和应用前景，广泛地应用于电力、能源、医药等领域。
本文将探讨超导材料的制备方法、特性及应用研究等方面。
一、超导材料的制备方法超导材料有多种制备方法，如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溶胶-凝胶法(sol-gel)、共沉淀法(PP)等。
其中，CVD法是一种基于气相物质沉积在基板表面的过程，它可以制备出高质量、高性能的超导材料。
PVD法则是利用高温等离子体去除材料表面原子层，并将新原子层沉积在表面上，是一种常用的制备超导材料的方法。
另外，溶胶-凝胶法也是一种制备超导材料的重要方法。
该方法是将溶液中的低分子量物质转化成固态材料，形成纳米和微米级别的材料。
这种方法具有制备工艺简单、结构紧密等特点，在超导材料的制备中很重要。
二、超导材料的特性超导材料的最重要特性是零电阻和迈斯纳效应，能够表现出超导状态。
此外，超导体的磁场排斥现象也是它的一个显著特征。
超导材料具有高温超导、镁二铜氧体(MgB2)超导、铜氧化物超导等类型。
高温超导材料在超导材料中占据很重要的地位。
高温超导材料最早是在1986年被发现的，它的超导温度较铜氧化物超导材料更高，而且其机理和铜氧化物超导材料也不尽相同。
三、超导材料的应用研究超导材料具有优越的应用前景，已广泛应用于电力、能源、医药等领域。
其中，电力领域是其最重要和最典型的应用之一。
超导材料在电力领域主要应用于超导电缆和超导电机等方面。
例如，基于高温超导材料的能量转移产品，则可以实现更加高效的电力传输，而且对于现代工业生产和人民日常生活都具有重要的意义，这未来必将成为促进该领域发展的关键因素。
此外，超导材料的应用还存在很多的限制和挑战，如价格、占地面积等问题。
这些限制要求研究人员进行进一步的探索和发展，以克服其中的各种难题，并实现更加广泛的应用。
四、结论超导材料由于其零电阻和迈斯纳效应等特性，具有极高的实用价值，被广泛应用于各个领域。
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石勇
（山西大学工程学院，山西 太原 ０３００１３）
态。这也就可以解释当线圈通过的电流大于某一值 Ｉｃ 时 （称临界电流），超导态被破坏的原因。由此可以看到实现 “超导”的三个基本条件：一是临界温度 Ｔｃ，必须 Ｔ＜Ｔｃ，电 阻才为零；二是临界磁场强度 Ｈｃ，超过某一磁场强度时，
研究发现，高温超导材料在高温区（液氮温区），当外加 磁场增加时，临界电流密度 Ｉｃ 陡然降低。但是人们相继发 现，在低温区（＜３０Ｋ），即使在很高的场强下仍可承载较大的 电流。而 ＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ｓｎ 在同样高的场强下，Ｉｃ 早已衰减至 零。利用这一特性，可以把这类材料绕制成超强磁场的磁 体。应用于电力工业后，将会产生巨大的经济效益和社会 效益。
凡是具有超导电性的物体称为超导体，超导体从此问世于 人间。
当超导体显示超导电性时就说它处于超导态，否则说 是正常态。实现超导态有两个最重要的特征：一是当 Ｔ＜Ｔｃ 时，电阻为零，因而超导体内不会“发热”，不会有能量消 耗；二是在 Ｔ＜Ｔｃ 时，超导体内的磁感应强度 Ｂ 总是为零， 具有完全的抗磁性。这是 １９３３ 年迈斯纳和奥赫森．费耳德 同时发现的。实验证明了对于超导体不论是先降温后加磁 场、还是先加磁场后降温，只要 Ｔ＜Ｔｃ 过渡到超导态，其体
几位同事发现了超导材料 Ｎｂ３Ｓｎ，Ｔｃ 约等于 １８Ｋ。１９６８ 年， 马梯阿斯等人将转变温度提高到将近 ２１Ｋ，这个记录保持 了好几年时间。１９７３ 年，美国物理学家得到 Ｔｃ＝２２．３Ｋ 的 Ｎｂ３Ｇｅ 薄膜，随后贝尔实验室的泰斯塔迪等人又将 Ｔｃ 提高 到 ２３．２Ｋ。这个最高 Ｔｃ 一直保持到 １９８５ 年，近 １３ 年未能 被打破。标志之二就是 Ｎｂ３Ｓｎ 金属间化合物超导线材的制 备技术。Ｎｂ３Ｓｎ 是至今投入使用的最重要的超导磁体，１９６１ 年首次用 Ｎｂ３Ｓｎ 线材绕制成功了第一个能产生强磁场的 超导磁体，从此为超导材料的应用打开了局面。
超导材料的发现给人类揭开了一个崭新的天地。这里 有我们尚未解开的迷，有着令人神往的景象和美妙的奇 迹。而将这些优良的特性应用于现实世界，必将对世界产 生深远的影响。虽然现在超导应用的领域还不很广，我们 有理由相信，随着探求更高温度超导材料研究、超导成材 研究、超导理论研究的广泛深入的开展，超导将会改变我 们的生活。
三、超导材料的应用与展望 超导材料以其独特的优点，一经发现即受到了人们的 青睐。在探索超导理论的同时也开展了应用研究。１９６１ 年， Ｋｕｎｚｌｅｒ 将 Ｎｂ３Ｓｎ 制成高场磁体，开辟了超导材料在强电领 域应用的先河。因为超导材料的电阻非常小，所以在很细 的超导线中能通过极大的电流，可以通过的电流是同样粗 细的铜导线的几百倍以上。因此，用超导导线做成的线圈 可以产生很高的磁场强度（已做成磁场强度高达 １８Ｔ 的超 导磁体）。因为电阻小，功耗也小，超导磁体不需要像常规独 特那样庞大的供水装置，它还具有质量轻、体积小、稳定性 好、均匀度高、高梯度，以及易于启动和能长期运转等优 点。目前，超导磁体己在许多方面得到应用。如高能物理研 究（粒子加速器、气泡室）、固体物理研究（如核磁共振、绝热 去磁和输运现象）、受控核聚变反应、变压器、电动机、磁流 体发动机、电磁推进装置、超导磁悬浮高速列车、磁力选 矿、污水净化以及人体核磁共振成像装置等许多方面。 １９６２ 年，约瑟夫逊效应的发现将超导应用推广到一个崭新 的领域一超导弱电应用。以约瑟夫逊效应为基础，研制的 超导量子干涉器件 （ＳＱＵＩＤ） 是一种灵敏度极高的传感器 件，已被应用于精密测量之中。如，利用约瑟夫逊效应作电 压标准己为国际计量界所接受；作为磁强计已用于分数电 荷、引力波和磁单极子的探测，可以航空探矿、预报地震 等；作为梯度计应用于测量地磁场的梯度及梯度起伏，监 测脑、心脏的活动；毫 ｍ 波、亚毫 ｍ 波的发射源；超导计算 机元件有很高的运行速度和很低的功耗。 从上面的概述我们可以看出，超导应用有着广泛而美 好的应用前景。然而，迄今为止投入大规模实际应用的超 导体仅有两种，即韧性的 ＮｂＴｉ 和脆性的金属间化合物 Ｎｂ３Ｓｎ，二者都是低温（液氦温区）超导体，庞大而昂贵的低 温制冷设备和必须使用价格昂贵的稀有气体氦气严重制
约了低温超导体实际应用的发展。 在高温超导体发现以后，原则上说，凡是低温超导电
性能获得应用并显示优越性的领域，高温超导电性也具有 同样的优越性。然而，高温超导体比低温超导体的最主要 的优势在于高温。因为高温超导体只需用廉价液氮冷却， 而不是昂贵的液氦。有人甚至预言，人类社会将进入超导 时代。这是因为高温超导材料如能在一系列重要领域特别 是所谓强电，诸如电力输送、电机、受控核聚变、交通、医疗 等领域获得应用，可能显示出巨大的优越性，将导致一场 新的技术革命。人们迫切需要实现高温超导体的实用化， 然而高温超导材料的自身的特点决定着高温超导体的应 用存在许多困难。现在发现的高温超导材料大都是类陶瓷 材料，脆性较大，不易成材，其临界电流密度 Ｉｃ 不如低温超 导材料的高，现在研究工作者正朝着提高 Ｉｃ 的目标而努 力，目前高温超导薄膜技术有了相当大的进展。现在普遍 认为，高温超导材料最早的应用领域将是微波器件（如滤波 器、延迟线、谐振器等），某些微波器件已得到实际的应用， 在通信、雷达、宇航等方面有意义。用高温超导材料制成的 在液氮温区的超导量子干涉器已具有较高的性能，超导红 外器件、某些超导电子器件（如场效应管、三端器件等）也会 有发展。
表 １ 一些超导元素的超导转变温度
元素 铌 锝 铅 镧 钒 钽 汞 锡 铟 铊 铝
Ｔｃ／ Ｋ ９． ２５ ７． ５ ７． １９７ ６． ００ ５． ４０ ４． ４７ ４． １５４
＜４． １５４
得了 ４．２５～１．１５Ｋ 的极低温，从此开创了极低温下物性的研 究。１９１１ 年，昂尼斯带领学生进行纯水银（汞）在低温下电 阻行为的研究，发现：当冷却到氦的沸点时（４．２Ｋ）电阻突然
８８８１（２００６）０２－ ０１１７－ ０２
二、超导材料及其制备技术进展
一、超导材料的问世及其特性 长期以来，如何找到一种完全没有电阻，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。人们已经看到了一个现象：良导体的金属材料 随着环境温度降低，电阻是逐渐减小的。因而，科学工作者 首先致力于研究创造一个低温环境。阿蒙顿在 １７ 世纪末 提出了温度绝对零度的概念。到 １８ 世纪，科学家盖．吕萨 克． 查理斯确定温度的绝对零点为摄氏零下 ２７３ 度 （即－ ２７３℃等于 ＯＫ），人们开始了使空气中的气体 （如：Ｃ０２、Ｎ、 Ｈ２、Ｈｅ）液化的低温技术研究。１９０８ 年 ７ 月 １０ 日，荷兰莱顿 （Ｌｅｉｄｅｎ）实验室在卡麦林．昂尼斯领导下将氦液化成功，获
摘 要：介绍了超导材料的研究过程和超导态的特性与形 成条件，阐述了超导材料及其制备技术的进展情况，展望 了超导材料的应用前景。 关键词：超导材料；超导电性；临界温度；临界电流密度 中图分类号：Ｏ５１１２ 文献标识码：Ｄ 文章编号：１００８－
超导便被破坏；三是临界电流密度 Ｉｃ（Ａ／ｃｍ２）或临界电流 Ｉｃ，当 Ｉ＞Ｉｃ 时便失超。为了实现超导材料的高应用价值，必 须提高超导材料的 Ｔｃ、Ｈｃ 和 Ｉｃ 三个临界值。不同的材料 这三个基本量值是不同的，科学家们为此付出了近一个世 纪的艰辛劳动。
在 ４．２Ｋ 附近汞的电阻下降是突变。后来在 Ｓｎ、Ｐｂ 及不纯 成并制备成线材，首次绕制成功了磁体，并在了解超导体
汞中也发现了电阻消失的现象，消失的方式与上述纯汞一 的特性、揭示超导本质、建立基本理论方面取得了很大的
样，表明了当物质电阻消失后，进入了一个新的物态－ － 超 成功。标志之一就是几种重要化合物超导体的发现。１９５４ 导态。汞在超低温下电阻为零的奇异特性称为超导电性， 年，一位超导物理学家马梯阿斯和他在贝尔电话实验室的
内的磁力线就被突然排斥到体外。这一重要的超导态现象 人们称之为迈斯纳效应，零电阻效应和迈斯纳效应是超导 态两个独立的基本性质。
１９３３ 年，莱顿实验室的特哈斯和伍德实验用超导材料 铅铋合金绕制线圈，发现只能容许在通过小电流时应用。
１９８６ 年至今。液氮温区高温超导材料的出现使超导研 究中的“温度壁垒”有了戏剧性的突破。超导的 Ｔｃ 由液氦 温区提高到液氮温区（７７．４Ｋ），这一前进被科学界视为一 场“飞跃和革命”。１９８６ 年 ４ 月，美国 ＩＢＭ 公司在苏黎世实 验室的缪勒和柏诺兹两位学者宣布他们发现了转变温度
界值 Ｈｃ 时，会突然出现电阻，使超导态破坏，转变成正常 谓世界性“超导热”。１９８６ 年 １２ 月 ２３ 日，日本宣布研制出
收稿日期：２００６－ ０２－ ２１ 作者简介：石 勇（１９６１－），山西大学工程学院副教授。
山西煤炭管理
１１７
干部学院学报
２００６． ２
了 Ｔｃ＝３７．５Ｋ 的陶瓷超导材料；紧接着，１２ 月 ２６ 日，我国中 科院物理所赵忠贤等人宣布获得了起始转变温度为 ４８．６Ｋ 的 Ｓｒ－ Ｌａ－ Ｏ 超导材料，并对 Ｂａ－ Ｌａ－ Ｃｕ－ Ｏ 在 ７０Ｋ 时发现有 超导迹象。１９８６ 年 ２ 月，美国的朱经武等人宣布了在压力 下 Ｂａ－ Ｌａ－ Ｃｕ－ Ｏ 系统中 ５２．５Ｋ 的超导转变。１９８７ 年可谓是 超导发展历史上具有特殊意义的一年。这年的 ２ 月份，朱 经武和赵忠贤等先后得到了 Ｔｃ 超过 ９０Ｋ 的 Ｙ－ Ｂａ－ Ｃｕ 氧 化物超导体，这标志着高温超导体进入液氮温区。在随后 的 １９８８ 年，相继发现了一系列不含稀土元素的 Ｂｉ－ Ｓｒ－ Ｃａ－ Ｃｕ－ Ｏ 体系和 ｎ－ Ｂａ－ Ｃａ－ Ｃｕ－ Ｏ 体系的高温超导体。近年来， Ｈｇ－ Ｂａ－ Ｃａ－ Ｃｕ－ Ｏ 的 Ｔｃ 超过 １３４Ｋ，在加压下超过 １６４Ｋ。
经历了漫长而艰辛的历程，进行了千万次实验室实 验，超导材料研究到了 ２０ 世纪 ８０ 年代后期有了重大突 破，超导材料被视为 ２０００ 年后新世纪的最有价值的实用 新材料。超导材料（包括合成成型技术）的研究历史可划分 为如下三个阶段。
１９１１～１９５５ 年。这是人类对超导体基本认识和探索阶 段，已发现具有超导电性能的化学元素有 ２８ 种（表 １ 是按 临界温度 Ｔｃ 的高低排列的 １０ 余种超导元素）。