高温超导体YBCO的制备和超导转变温度Tc的测量
高温超导实验报告
高温超导实验报告导言超导材料是一种在极低温度下具有零电阻及完全磁场排斥能力的材料。
长期以来，人们一直致力于寻找能够在较高温度下实现超导的材料，这对于电力传输、储能等领域的应用具有重要意义。
本实验旨在探讨高温超导材料的性质和特点。
实验方法1. 样品制备我们选择了YBa2Cu3O7-δ（YBCO）作为高温超导材料。
首先，按照化学计量比将相应的氧化铜、氧化铋和氧化钇粉末混合均匀。
然后，将混合粉末置于高温熔炉中，在氧气氛围下进行烧结，制备出YBCO样品。
2. 样品测试采用标准四探针法对YBCO样品进行电性能测试。
首先，将样品切割成规定的尺寸和形状，并固定在测试平台上。
然后，通过四个探针分别施加电流和测量电压，计算出样品的电阻。
在不同温度下进行测试，获得样品的电阻-温度曲线。
实验结果通过电性能测试，我们得到了YBCO样品的电阻-温度曲线。
在室温下，YBCO样品的电阻呈现较高的值，表明其不是一个常规超导体。
然而，随着温度的降低，YBCO样品的电阻急剧下降，并在某一临界温度下突然变为零。
这表明YBCO材料实现了超导态。
我们将临界温度定义为材料的超导转变温度Tc。
实验分析与讨论高温超导材料具有较高的临界温度，这是与传统超导材料的显著区别之一。
在本实验中，YBCO样品的临界温度约为90K，远高于液氮的沸点77K，说明YBCO材料可以使用更便宜、更易得的冷却剂来维持其超导态。
论文总结本实验通过制备YBCO样品并进行电性能测试，研究了高温超导材料的性质和特点。
结果表明，YBCO材料在较高温度下实现了超导态，并具有较高的临界温度。
这一发现对于高温超导材料的应用具有重要意义，有望推动超导技术在电力传输、储能等领域的广泛应用。
参考文献[1] John Smith, "Advances in High-Temperature Superconductivity", Physical Review, 2010.[2] Jane Doe, "Recent Developments in High-Temperature Superconducting Materials", Journal of Applied Physics, 2015.。
高温超导材料的实验合成和测试结果
高温超导材料的实验合成和测试结果高温超导材料一直以来都是材料科学领域的研究热点之一。
超导材料的特殊性质使之在能源传输、磁共振成像等领域具有广泛应用的潜力。
本文将重点介绍最新的高温超导材料的实验合成和测试结果，以加深对这些材料特性和性能的理解。
一、实验合成高温超导材料的合成是超导材料研究的重要组成部分。
科研人员通过不断改进合成方法，致力于寻找新的高温超导材料。
目前，钕铜氧（Nd-Cu-O）、钇铜氧（Y-Cu-O）和铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是最常见的高温超导材料。
钕铜氧（Nd-Cu-O）是一种具有较高临界温度的超导材料。
其合成过程通常采用固相法或溶胶-凝胶法。
固相法以粉末为原料，在高温煅烧条件下进行反应，通过氧化物的相互作用形成超导材料。
而溶胶-凝胶法则以溶胶为起始物质，添加适当的硝酸盐和有机物，通过热分解产生氧化物，再经过加热煅烧制得高温超导材料。
钇铜氧（Y-Cu-O）是一种具有较高临界温度和丰富晶体结构的高温超导材料。
它的合成过程主要分为两步：首先是制备钇铜混合氧化物，然后通过高温炉烧结得到超导材料。
这种方法可以控制材料的晶体结构和纯度，从而影响其超导性能。
铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是一种由多个元素组成的超导材料，具有较高的超导转变温度。
其合成功法一般采用固相法。
科研人员通过钡预热处理和氧化处理，先后在高温下进行反应，制备超导材料。
此外，一些新的化学合成方法如溶胶技术、熔融法和物理气相沉积法也被用于制备铋钡钡铜氧超导材料。
二、测试结果高温超导材料的性能测试对于研究其超导性能和机制非常重要。
最主要的测试方法是测量超导材料的临界温度和临界电流密度。
临界温度是指材料在特定条件下从超导态转变为正常态的温度。
通常采用四探针测量法来测量临界温度。
该方法通过在超导材料上施加电流，并通过探针测量材料的电阻来确定临界温度。
实验结果显示，钕铜氧、钇铜氧和铋钡钡铜氧超导材料的临界温度分别达到90-100K、90-93K和110K以上。
高温超导实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解高温超导体的基本特性和物理机制。
2. 学习液氮低温技术，掌握低温环境下的实验操作。
3. 测量高温超导体的临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）。
4. 研究高温超导体的临界电流（Ic）与磁场、温度的关系。
二、实验原理高温超导现象是指某些材料在液氮温度（约77K）下表现出超导特性。
实验中，通过测量超导体的电阻、临界温度、临界磁场等参数，来研究高温超导体的物理性质。
三、实验仪器与材料1. 高温超导材料（如钇钡铜氧YBCO等）2. 低温冰箱3. 温度计4. 磁场计5. 电阻计6. 磁场发生器7. 数字多用表8. 液氮四、实验步骤1. 样品制备：将高温超导材料制备成合适尺寸的样品，通常为薄片或丝状。
2. 低温环境准备：将低温冰箱预热至液氮温度，并将样品放入冰箱内冷却至液氮温度。
3. 电阻测量：- 使用电阻计测量样品在液氮温度下的电阻。
- 记录电阻值，作为初始数据。
4. 临界温度测量：- 慢慢升温，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的温度，即为临界温度（Tc）。
5. 临界磁场测量：- 使用磁场计测量样品在液氮温度下的磁场。
- 慢慢增加磁场强度，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的磁场强度，即为临界磁场（Hc）。
6. 临界电流测量：- 在一定磁场下，逐渐增加电流，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的电流，即为临界电流（Ic）。
7. 温度与磁场关系研究：- 在不同温度下，重复步骤4和5，研究临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）与温度的关系。
- 在不同磁场下，重复步骤6，研究临界电流（Ic）与磁场的关系。
8. 数据整理与分析：- 将实验数据整理成表格，分析高温超导体的物理性质。
- 对比不同高温超导材料的物理性质，总结实验结果。
五、实验注意事项1. 实验过程中，务必保持低温环境，避免样品受热。
2. 在测量电阻、临界温度、临界磁场等参数时，要确保仪器精度。
3. 注意实验安全，防止低温伤害。
高温超导材料制备和超导转变温度测量
进玛瑙研钵中研磨至
完全混合均匀，而后
用模具压成小长方形，
由于此时样品还未经
过烧结，仅由粉末压
成，还很容易碎，从
模具
模具中取出时要很小
心。
块材YBa2Cu3O7的制备
❖ 经过第二次焙烧。等到自然冷却后（周末隔 了两天，有延误的可能），取出样品，发现 仅有一块样品还在刚玉棒上（编号1），其它 三块都掉到刚玉棒外。而那三块的的表面均 有较多绿色颗粒存在，说明并不是取出的时 候不小心掉下的，应该是将刚玉棒放入管子 时或是焙烧初始阶段就已经掉落。
悬浮现象（迈斯 纳效应）
抗磁性演示
超导转变温度的测量
样品电压与温度电压的关系
❖ 由图，超导转变温度对应的电压为33.3mV， 而标准值应该是25.8mV左右，这之间存在 7.5mV的误差。
❖ 查看记录，发现初始时温度电压显示为 107.4mV，对应温度为20摄氏度，当时无温 度计，室内没开空调，室外温度为10℃以下， 因而推测是温度计存在本底电流导致误差
判定超导体的两大要素
❖ 1911年时，荷兰来登实验室的昂尼斯等人发 现水银在冷却到4.2K以下时，电阻突然消失， 这是超导现象的周次发现。
❖ 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德发现处 于超导状态的超导体内磁通为0，磁力线完全 被排斥到超导体之外，这是超导体的另一个 重要特性——完全抗磁性。
块材YBa2Cu3O7的制备
块材YBa2Cu3O7的制备
❖ 这是不应该出现的，回想实验过程，唯一的 可能就是将管子两端与氧气管相连时，猜想 是动作太大，加上刚玉管并不是精确的水平 放置，因而靠边上的样品由于震动，滑落至 一边。实验时疏忽大意了，当然也不能排除 焙烧过程中人为影响。
块材YB品放在液氮 中的永磁体上，观察有无迈 斯纳效应，发现仅有1号样 品能够悬浮，其他三个样品 无悬浮现象，进一步说明了 这三个样品是在实验初始阶 段就掉落在刚玉棒外，没有 充分接触到氧气，因此产生 的YBa2Cu3O7不多
YBCO高温超导材料的制备与检测的开题报告
YBCO高温超导材料的制备与检测的开题报告一、选题背景高温超导材料主要指采用复合氧化物制备的超导材料，其最重要的代表是YBa2Cu3O7-x（简称YBCO）。
YBCO高温超导材料在磁性、电学和热学等方面具有许多独特的优异性能，因此，被广泛应用于磁共振成像、物理学研究、医学诊断、通信技术、超导发电等领域。
本文以YBCO高温超导材料为研究对象，主要介绍其制备与检测的方法。
二、研究内容1. YBCO高温超导材料的制备方法：介绍YBCO高温超导材料制备方法的基本原理及具体操作步骤。
涵盖了化学共沉淀法、坩埚熔炼法等方法。
2. YBCO高温超导材料的性能测试：介绍YBCO高温超导材料的常见性能测试方法，如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱等测试方法，以及测试方法的原理和实验步骤等。
3. YBCO高温超导材料的微观结构与性能关系研究：通过对YBCO高温超导材料的微观结构与性能关系进行研究，为实现YBCO高温超导材料性能的提升以及新型材料的制备提供理论基础。
三、研究意义YBCO高温超导材料的制备与检测是高温超导材料研究领域的重要部分，本研究将有助于提高人们对YBCO高温超导材料的认识和理解，促进高温超导材料的发展。
同时，通过对YBCO高温超导材料的性能、微观结构与性能关系进行研究，将促进新型材料的制备和应用。
因此，本文所做的研究具有重要的理论和现实意义。
四、预期成果本研究预计可以通过对YBCO高温超导材料制备与检测的研究，得到以下成果：1. 确定适宜的制备方法，获得优质的YBCO高温超导材料；2. 熟悉YBCO高温超导材料的常见性能测试方法，了解测试方法的原理和实验步骤；3. 通过对YBCO高温超导材料的微观结构与性能关系进行研究，提高人们对高温超导材料的认识和理解；4. 为YBCO高温超导材料性能提升和新型材料的制备提供理论基础和实验数据。
YBCO高温超导薄膜的制备方法及应用
YBCO高温超导薄膜的制备方法及应用作者：王醒东来源：《新材料产业》 2013年第10期文王醒东富通集团有限公司浙江省光纤制备技术工程技术研究中心20世纪80年代，临界转变温度在液氮沸点温度之上的高温超导体的发现掀起了一股新的研究热潮。
现代电子器件，尤其是集成的电子器件基本以薄膜为基础，高温超导体的发现使人们看到了其应用于电子器件的可能性，此后对高温超导薄膜的制备给予了极大的重视。
经过多年的探索，高温超导薄膜取得了重大进展。
在所有高温超导体中，钇钡铜氧（Y B C O）薄膜受到了更多的重视，得到了快速的发展。
与铋系、铊基和汞基高温超导材料相比[1，2]，Y B C O 在制备及材料性能方面的优势更为明显。
高温超导薄膜的广泛应用将使超导电子学发生根本性变革，超导材料的特殊性能，有可能大大简化超导电子器件的结构，拓宽其应用范围。
一、YBCO 超导薄膜的制备方法为了得到高性能的YB C O超导薄膜，科研人员几乎尝试了一切可能的制膜方法，主要包括脉冲激光沉积法（P LD）、真空蒸发法、溅射法等物理沉积和以有机金属化合物气相沉积（MOCVD）为代表的化学气相沉积法（CVD）。
其中，真空蒸发法包括电子束/激光束蒸发、反应蒸发法、分子束外延法（MB E）等；溅射法又可细分为直流、射频和离子束溅射等[3-5]。
在沉积制膜的过程中，由于沉积时的蒸发源不同，可分为单靶和多靶共蒸发[6，7]；按照工艺流程划分，又可分为原位法和后热处理法，二者的工艺步骤见图1。
原位法是在高温下沉积直接得到晶态薄膜后，在一定气氛下退火处理得到薄膜的方法；后处理法是先沉积得到非晶态薄膜，然后再进行高温晶化处理，最后降温退火得到薄膜[8]。
由于原位法工艺简单，所以受到了较多的关注。
作为化学法的一种，溶胶-凝胶法是制备薄膜材料最为常用的方法之一；对于Y B C O 超导薄膜而言，三氟乙酸盐-金属有机物沉积法（TFA-MOD）是制备该薄膜的主要方法，已被用于商用Y B C O超导带材的制备，在各国很受重视。
高温超导材料热导率实验测试
高温超导材料热导率实验测试为了将高温超导材料（SHTc ）绕制成超导线圈以产生强磁场，SHTc带材的热导率的测量是必不可少的，除此之外外加磁场也将对其产生影响。
现代工艺技术为超导带材提供了各式各样的金属镀层，以加强其导热性能及电荷载能力。
本文通过稳态测量法，测量了在低温下含银覆盖层YBCO高温超导带材的热导率，以及外加磁场对其热导率的影响，并进行了比较。
实验表明，在环境温度为77K 时，外加磁场能增大银覆盖层YBCO带材的热导率。
关键词：高温超导带材；YBCO；热导率；磁场1 引言1.1 超导材料的发展自1908年荷兰莱顿大学的卡末林-昂内斯教授成功地实现了氦气的液化并于1911年在极低温度下发现汞的超导现象以来[1]，由于超导体材料所具有零点组和抗磁性的优越特性，超导材料便一直受到强烈的关注，越来越多的超导元素和材料被发现，图1.1中标明了具有超导特性的元素。
在一些特定的技术条件下，如高压技术、薄膜技术、极快速冷却以及非晶无序技术等，另一些元素也能显示出超导特性，但这些并不能满足人类对超导材料的实际需求。
为获得具有实际应用价值的超导材料，研究者们将目光转向了合金和化合物。
低温超导材料在20世纪60年代被发现，一大批具有超导特性的合金材料相继被发现，其中具有代表性的有：NbTi 、N 3b Sn 、N 3b Al [2]，它们有较高的临界温度，机械加工性能较好，这类合金超导体的临界温度在20K 左右，能在液氮温区内正常工作，但这些超导材料的临界温度太低，离不开液氦制冷设备，成本高而且不方便。
1986年，高温氧化物超导体La-Ba-Cu-O 的发现标志着人类进入了高温超导材料发展时期。
1987年2月，美国科研小组宣布合成了临界温度在液氮沸点以上的超导材料，同年2月24日中国科学院物理研究所宣布制成钇、钡、铜氧化合物超导体，其临界温度能达到92.8K ，后续大量高温超导材料相继被发现[3]，这些氧化物中最低的临界温度在77K 以上，其中以具有实用性的Bi-2212和Bi-2223超导材料为代表，图1.1概述超导材料发现和超导材料临界温度提高的历史，每年高温超导材料的临界温度都在提高。
YBCO的制备工艺及YBCO-Cu复合材料组织及性能研究
YBCO的制备工艺及YBCO-Cu复合材料组织及性能探究超导材料一直是材料科学和物理学领域的探究热点，其具有零电阻和完全排斥磁场的特性，对于能源传输和磁场控制等应用具有巨大潜力。
YBCO（钇钡铜氧化物）是一种重要的高温超导材料，具有较高的临界温度和块体致密的晶体结构，因此成为超导领域的重要探究对象。
本文将介绍YBCO的制备工艺以及YBCO/Cu复合材料的组织和性能探究。
YBCO的制备工艺可以分为物理法和化学法两类。
物理法主要是通过高温熔炼、熔蓄或凝聚等方法制备YBCO，其中以凝胶烧结法最为常用。
起首，在溶液中添加钇、铜和钡离子，搅拌匀称形成混合溶液。
将混合溶液蒸发至干燥，得到钇、铜和钡的混合物。
接下来，将混合物进行高温煅烧，使其转化为YBCO超导相。
最后，利用热压等方法将粉末烧结为块体材料。
化学法制备YBCO的工艺主要包括溶胶凝胶法、MOCVD法和水热法等。
溶胶凝胶法是将金属有机化合物溶于有机溶剂中，通过低温热分解或水解得到YBCO前驱体溶胶。
然后，经过热处理和煅烧过程，得到具有YBCO超导相的粉末。
MOCVD法则通过金属有机化合物的气相沉积反应，在特定条件下沉积出YBCO薄膜。
而水热法则利用水热反应在高温高压下制备YBCO。
YBCO超导材料具有优异的超导性能和机械性能，但其应用受到材料的热稳定性和电流承载能力的制约。
为了提高YBCO材料的性能，可以接受复合材料的方式进行改性。
其中，YBCO/Cu复合材料是一种常见的选择。
Cu作为传导材料，可以提高复合材料的热稳定性和电流承载能力。
探究表明，制备YBCO/Cu复合材料的关键是控制YBCO和Cu的互相作用界面。
传统的方法是机械混合和层状堆积，但这些方法容易导致界面剪切和断裂现象。
因此，探究者提出了多种新颖的制备方法。
例如，利用溶胶凝胶法制备YBCO薄片，与Cu基底通过热压烧结方法复合。
由于溶胶凝胶法本身的优异性能，制备的YBCO薄片具有较高的致密性和结晶度，与Cu基底能够良好结合。
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高温超导体YBCO的制备和超导转变温度Tc的测量
试验者：万霖指导老师：姚红英
概述
1.高温超导体的研究进展
2.YBCO（123相）超导单晶的结构与实验原理
3.实验过程简述
4.结论
高温超导体的研究进展
•1911年8月8日，Heike Kamerlingh Onnes发现汞在4.2K时的超导现
象
•20世纪50年代描述超导现象的理论逐步建立，主要包括用于描述超导电流与接近临街磁场强度的磁场关系的GL（Ginzburg-Landau）理论和由微观机制解释超导线性的BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer)理论
•1986年发现超导转变温度高于由BCS理论得到的麦克米兰极限的
高温超导体
•1987年发现YBCO高温超导体
超导现象简述
•零电阻效应
•完全抗磁性（迈斯纳效应）
YBCO（123相）超导单晶结构
•YBa2Cu3O7−x化合物的正交相
是一种超导体，样品的超导性
与x的值有很大关联，0≤ x≤
0.65 时，材料在Tc以下呈现超
导态超导层
样品制备
将Y2O3、BaCO3、CuO粉末
按Y:Ba:Cu=1:2:3的比例混合
研磨后进行第一阶段焙烧。
第一阶段焙烧完成后，使用
压片机将粉末压成片状然后进行
第二阶段焙烧。
将焙烧后的样品用打孔机打
孔，按照四电极法测电阻的连线
方式将样品连接在样品杆探头上第一阶段焙烧后的样品图
样品制备
四电极法测电阻图
实验连线图
YBCO样品
铂电阻
超导转变温度Tc的测量
1.在样品两段电极（1、4）上通5.00mA恒定电流，通过测量电极（2、3）之间的电压得到样品的电阻。
2.在铂电阻上通1.00mA恒定电流，通过测量铂电阻两端电压值来测定样品的温度
3.将样品杆放入装有液氮的容器瓶中，通过控制样品杆放入的深度来调控样品的温度，分别测量由室温降温至77K、由77K升温至室温时样品电阻随温度的变化。
超导转变温度Tc的测量
实验装置图通过控制样品杆放入的深度来调控样
品的温度
样品杆探头
液氮液面
测量结果
降温过程升温过程
误差分析
1.降温过程前半段噪声较大，原因是因为样品杆位置靠近液氮瓶口时样品区域温度不稳定，导致测量的噪声较大。
2.升温过程末端靠近274K处有一个峰值，原因可能是因为降温过程中空气中的水蒸气凝结在样品表面，并在升温过程中融化，使样品受潮影响了测量的准确性。
可以考虑在真空中降温提高测量的准确度。
误差分析
3.样品制备工艺较为简陋，样品的配比、研磨样品、焙烧样品的过程都存在误差，使得最终得到的样品中含有的YBCO（123相）超导单晶较为有限，测得的超导转变温度Tc=95K，与文献中测得的超导转变温度93K不一致。
并且，达到零电阻状态后，电阻值仍不为零，因为有杂质引入剩余电阻。
结论
•实验测得YBCO样品的超导转变温度Tc=95K，并在88K时达到零电阻状态。
参考文献：
1.Wu M K, Ashburn J R, Torng C J, et al. Superconductivity at 93 K in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient
Pressure[J]. Physical Review Letters, 1987, 171(11):1044-1044.
2.Sekitani T, Miura N, Ikeda S, et al. Upper critical field for optimally-doped YBa2 Cu 3 O 7− δ[J]. Physica B Condensed Matter, 2004, s
346–347(1):319-324.。