超导材料的发展

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超导材料的发展前景

超导材料的发展前景

超导材料的发展前景
超导材料是一种在极低温下能够表现出无电阻和完全磁化的特性的物质。

自从
超导现象被首次发现以来,人们一直对超导材料的开发和应用进行了深入的研究。

随着科学技术的不断进步,超导材料在各个领域展现出了广阔的应用前景和市场潜力。

首先,超导材料在能源领域具有重要的应用前景。

传统的电力输送系统存在着
能量损耗大、输电效率低等问题,而超导材料具有无电阻特性,可以大大提高电力输送的效率,减少能源浪费。

因此,将超导材料应用于电力输送系统,有望解决能源资源的浪费和环境污染等问题,推动能源领域的可持续发展。

其次,超导材料在医疗领域也有着广阔的应用前景。

超导磁体可以产生极强的
磁场,用于核磁共振成像等医疗诊断技术,可以提高医学影像的清晰度和准确性,帮助医生更准确地诊断病情。

此外,超导材料还可以应用于医疗器械的制造,如超导电子加速器等,为医疗保健领域带来更多创新和发展机会。

此外,超导材料在交通运输、通信、飞行航天等领域的应用也在不断拓展。

例如,超导磁悬浮技术可以实现高速列车的悬浮运行,大幅提高交通运输效率;超导器件可以用于通信领域,提高数据传输速度和稳定性;超导材料在飞行航天领域可以应用于磁悬浮轨道、电动助推等方面,提升飞行器的性能和效率。

综上所述,超导材料具有广泛的应用前景,将在能源、医疗、交通运输、通信、航天等多个领域发挥重要作用。

随着科学技术的不断进步和超导材料研究的深入,相信超导材料将会为人类社会带来更多的创新和进步,为我们的生活和工作带来更多便利和可能性。

超导材料的研究现状与发展方向

超导材料的研究现状与发展方向

超导材料的研究现状与发展方向超导材料是一种在低温下表现出超导性质的材料。

其低电阻和磁通等革命性的特性已在许多重要应用领域得到广泛应用,例如医疗诊断、磁共振成像、电力输送和储存等。

1. 超导材料的研究历程超导材料的研究始于1911年,当时荷兰物理学家海根·昂内斯发现,将金属铅降温至低于7.2K时,它的电阻会突然消失。

随后,许多研究者开始研究这一特性并发现了大量其他超导材料。

特别是在1986年,获得诺贝尔奖的美国物理学家阿历克斯·穆勒和乔治·贝德纳发现了一种新型超导材料——铜氧化物,并引领了研究实验室的全新方向。

2. 超导材料的分类超导材料可以基于其超导性质被分为两大类:第一种是零阻抗超导材料,包括铅、铝、银等传统超导材料。

这些材料对外磁场的响应较弱,因为它们具有相对较小的超导能隙和磁通捕获能力。

但是,在恒定电流下,它们的表现非常稳定。

第二种是高温超导材料,包括铜氧化物、铁基超导材料等。

这些材料的超导温度比传统超导材料要高得多,一些铁基超导材料的临界温度已高达203K(约-70℃),因此它们具有更大的潜力和应用前景。

3. 超导材料的研究重点对高温超导材料的研究重点是通过优化杂质、制备条件和晶体结构等方式来提高其临界温度并实现高温超导材料的量产。

目前,高温超导材料的研究重点集中在两个方面:第一个方面是更好地理解物质的电子机制和超导机制;第二个方面是开发新型材料,并在超导材料的表面和界面处优化它们的电子和磁性质。

4. 超导材料的应用虽然超导材料还存在制备成本高、工艺渐进和操作温度低等问题,但是由于其在医疗、电力、电子等领域具有出色的性能和前景,超导材料被广泛应用且正在不断扩大。

超导材料已用于MRI医疗、电力输送和储存、控制系统和物理学等领域,在太赫兹频段中可能使用超导材料制造滤波器和混频器,并用于红外探测、通信和雷达等领域的设备的设计。

总结一下,超导材料已经有过百年的发展历程并逐渐成为世界各国关注和支持的研究方向。

超导材料与超导技术的发展

超导材料与超导技术的发展

超导材料与超导技术的发展随着科学技术的不断发展,超导材料和超导技术逐渐成为了热门研究领域。

其应用领域广泛,包括电力输配电、医学成像和地球探测等。

在此文章中,我们将探讨超导材料和超导技术的发展历程以及未来发展趋势。

一、超导材料的发展超导现象最早在1911年被发现,当时法国物理学家Onnes发现通过冷却,汞的电阻下降到了零。

这被认为是科学史上的一次重大突破,奠定了超导研究的基础和重要性。

在此之后,研究者们努力寻找更多的超导材料,以推动超导技术的发展。

最早的超导材料是金属材料,如铜、铝、铅等。

但是,这些材料需要极低的温度才能表现出超导效应。

在20世纪中期,人们开始使用化合物和合金来寻找更好的超导材料,如CRTiS、Nb3Ge 等。

然而,这些材料都有其自身的限制。

化合物的价格昂贵,合金在处理和使用过程中容易出现裂纹。

直到1986年,一种新型超导材料HSiC1被发现,其临界温度可达到39K,极大地推动了超导研究进程。

目前,已经发现了很多高温超导材料,包括YBCO、BSCO、Tl-1223等。

这些材料的超导临界温度都能够达到80K以上。

二、超导技术的发展超导技术的应用非常广泛。

其中最重要的应用领域之一是电力输配电。

超导线圈作为大型电流的传输媒介,可以有效降低能量损失,提高电力输送效率。

目前,超导电缆在德国、日本、美国等地已经开始商业化运营。

在医学领域,MRI技术是一项非常重要的成果。

MRI通过核磁共振原理制成医学成像。

超导磁体是MRI的核心部分,能够提供强大的磁场,使得核磁共振现象大幅增强,从而使得成像更加准确。

此外,超导技术在地球探测、天文观测等领域也有广泛的应用。

例如,超导天线和超导应变计能够提高遥感卫星的精度和分辨率。

随着科技的进步,更多的领域将会采用超导技术。

例如,超导磁体和超导储能技术被广泛用于高能物理实验研究中。

三、未来展望未来,超导材料和超导技术的发展将更加快速和广泛。

在研究超导材料方面,目前的主要发展方向是提高超导临界温度、增加超导电流密度以及减小材料的超导转换损失。

超导材料应用和未来发展

超导材料应用和未来发展

超导材料应用和未来发展超导材料是一类在低温下表现出无电阻的特殊材料。

自从超导现象首次被发现以来,人们对超导材料的研究和应用一直不断发展,并取得了许多重要的成果。

超导材料在能源、医学、通信和传输等领域有着广泛的应用前景。

本文将介绍超导材料的应用和未来发展趋势。

一、能源领域应用超导材料在能源领域的应用主要包括高效能量传输和储存。

由于超导材料的零电阻特性,电流可以以极高的密度通过超导体,从而实现高效的能量传输。

目前,超导电缆已经被广泛用于电力系统的输电和配电,大大提高了能源的传输效率。

此外,超导磁体也广泛应用于核磁共振成像(MRI)和磁约束聚变等设备中,提供了高磁场和高精度的磁场,有助于提高设备的性能和精度。

二、医学领域应用超导材料在医学领域的应用主要体现在核磁共振成像(MRI)技术中。

MRI技术是一种无创的、无辐射的医学成像技术,能够对人体内部的结构和功能进行准确的检测。

超导磁体作为MRI设备的核心部件,能够提供强大的磁场,使得医生可以更精确地观察患者的内部组织和器官,有助于提高疾病的诊断和治疗效果。

随着超导材料的不断进步和发展,MRI设备的分辨率和灵敏度不断提高,有望推动医学诊断领域的进一步发展。

三、通信与传输领域应用超导材料在通信和传输领域的应用主要体现在微波器件和超导滤波器上。

超导微波器件具有低噪声、高灵敏度和宽带特性,被广泛应用于卫星通信、雷达系统等领域。

超导滤波器则具有高度的选择性和低损耗,可以有效地滤除传输信号中的杂散干扰和噪声,提高通信信号的质量。

这对于如今日益拥挤的通信频段和广泛的通信网络来说,非常重要。

四、超导材料的未来发展虽然超导材料已经在几个领域取得了重要的应用,但它仍然面临一些挑战。

首先,超导材料的制备成本较高,限制了其大规模应用。

其次,超导材料需要极低的温度才能发挥超导性能,这也限制了其在某些领域的应用。

因此,未来的研究应该集中在开发制备更便宜、易操作且在较高温度下表现出超导性能的材料。

超导材料的发展历程

超导材料的发展历程

超导材料的发展历程随着科技的不断进步,人类对于各种新材料的研究也越来越深入。

其中,超导材料是近年来备受研究者关注的一个领域,它的独特性能让人们对它产生了无限的好奇和期待。

本文将带您了解一下超导材料的发展历程,从最初的研究到现在的应用,让您对这个领域有更为全面的了解。

一、超导材料的起源超导材料的起源可以追溯到1911年,当时,荷兰物理学家海滕斯(Heike Kamerlingh Onnes)在实验中发现,他将已知的物质冷却至绝对零度(即-273℃)以下时,电阻消失了,即通电后没有电流通过。

这种奇特的现象引起了人们的强烈兴趣,开启了超导材料的研究之路。

海滕斯实验中用到的物质是汞(Hg),这也是目前最为常见的超导材料之一。

人们在此基础上进行了众多的研究,通过改变温度、压力、添加杂质等手段,发现了更多的超导材料。

二、超导材料的理论探索超导材料的物理机制和独特性能一直是科学家们的研究重点。

在理论探索方面,人们分别从磁场、电子等不同角度进行了深入研究。

其中,伦敦理论是超导材料的基础理论之一,由英国物理学家伦敦父子(Fritz London和Heinz London)提出。

该理论是通过能量守恒定律和量子力学的统计解释,解释了超导材料的电子行为,为材料科学的研究提供了理论依据。

此外,超导材料在磁场中的行为也受到科学家们的广泛关注。

磁通量量子化现象是超导材料中的一个重要现象,是超导现象中独特的量子效应。

首次被荷兰物理学家Keesom提出,后来通过进一步的实验研究得到了证实。

三、超导材料的分类和发展趋势超导材料在实际生产和应用中受到了许多限制,主要是由于其严格的制备条件和难以控制的降温过程。

但是,人们通过不断地研究和改进,发现了更多的超导材料和制备方法。

根据超导材料的电学特性和结构,可以将其分为多种类型,如一般超导体、高温超导体、笔直线超导体等。

其中,高温超导体的发现是进一步推动了超导材料研究的重要事件。

高温超导体是指在较高温度下具有超导性的材料。

超导材料及其应用的发展前景

超导材料及其应用的发展前景

超导材料及其应用的发展前景超导材料是指在超过它们的超导临界温度下表现出零电阻和磁通量排斥效应的材料。

自从1950年代发现铜氧化物高温超导材料以来,超导材料的研究一直在不断发展。

随着科学技术的发展,越来越多的超导材料被发现出来,同时它们的应用也越来越广泛。

在未来的发展中,超导材料将会在磁共振成像、能源传输、储存和转换、电力设备、计算机等领域的应用中发挥重要作用。

一、超导材料的分类超导材料通常按照转变温度的高低、材料的组成结构、材料的形态等方面进行分类。

其中最常用的分类方法是按照转变温度的高低来分类,即低温超导材料和高温超导材料。

1、低温超导材料低温超导材料的转变温度一般都在20K以下,其中最具代表性的是铜钛氧化物(YBa2Cu3O7-x)。

低温超导材料常用于精密测量和超导磁体等领域。

2、高温超导材料高温超导材料的转变温度可以达到室温以下,其中最常用的是铁基超导体,比如LaFeAsO1-xFx。

高温超导材料由于其转变温度较高,应用范围更为广泛,如便携式磁共振成像设备、高速列车、飞行器等。

二、超导材料的应用1、磁共振成像技术磁共振成像(MRI)技术是利用磁共振效应来观测人体和动植物体内部的结构和功能。

磁共振成像技术常用的超导材料主要是铜氧化物高温超导体,它具有良好的超导性能和磁性。

使用超导磁体可产生高强度的磁场,提高磁场的质量和均匀性,从而提高MIR成像的分辨率和灵敏度。

2、能源传输、储存和转换由于超导材料的零电阻和超导电磁特性,它们可以用于传输电能和储存电能。

超导材料可以用来制造高速、高效率、低损耗的电缆,可降低余热损失并加速传输速度。

此外,超导能量储存和转换技术是利用超导材料制造超导磁体、超导电感器和超导电池等,使能量的转换和储存过程更加高效和可靠。

3、电力设备超导材料的应用在电力设备上有很多,如超导电缆、超导电阻、超导变压器等。

其中最常用的是超导电缆。

与普通铜缆相比,超导电缆能够提高电线的电流承载能力,同时减少电能输送过程中的电流损耗。

超导材料的发展及应用前景

超导材料的发展及应用前景

超导材料的发展及应用前景随着科技的不断进步和发展,超导材料逐渐引起了人们的重视和关注。

超导材料是指某些材料在低温条件下能够完全消除电阻,具有良好的导电性能和磁性能。

目前,超导材料的开发和应用已经深入到了各个领域,比如磁悬浮、能源传输、生物医学、量子计算等。

一、超导材料的基本概念超导材料起源于1911年荷兰物理学家海克·昂内斯·卡梅林格在研究物质的加热性质时意外发现的珍珠母蝴蝶的超导现象。

超导现象是指在一定的温度下某些材料的电阻率变为零,进而表现为完全导电的现象。

超导材料可分为一种和二种两种。

一种超导材料的转变温度较低,必须使温度降到零以下;而二种超导材料的转变温度较高,能够在液氮的温度下实现超导。

二、超导材料的发展历程1、Meissner效应的发现在1933年,德国的物理学家费迪南德.米斯纳发现了一种蕴含着超导物理本质的现象,即“Meissner效应”。

他发现在超导体受到磁场的作用下,磁场将被完全排斥,从而在超导体的内部产生一种磁场,即“Meissner效应”。

2、高温超导材料的发现1986年,在美国IBM公司的发明家库珀和穆勒各自发现了一种新型超导材料,称其为高温超导材料。

这种高温超导材料的转变温度已经可以达到液氮的温度,从而极大地推动了超导技术的发展。

三、超导材料的应用前景1、磁悬浮技术磁悬浮技术是指将磁体和轨道相互作用的原理,实现列车在轨道上的悬浮,从而减小了摩擦阻力和空气阻力,提高了列车的运行效率。

超导材料在磁悬浮技术上有着广泛的应用前景。

2、能源传输目前,国内外的电力输送都采用的是传统的铜铝导线,而超导材料因其能够达到较高的导电性能,因此可以将超导线作为高压输电线路,省去了铜铝线路长距离输电过程中的电力损耗,可以大大提高电力输送的效率。

3、生物医学超导材料在医学领域中的应用也逐渐出现,比如:MRI等医疗成像技术,都是超导材料在这个领域所发挥的作用。

通过这种技术,可以对人体进行准确的诊断,避免了传统医疗设备对人体辐射的危害,同时还能够准确的定位病变和异常病灶。

超导材料的研究现状与发展趋势

超导材料的研究现状与发展趋势

超导材料的研究现状与发展趋势随着科学技术的不断进步,我们对物质的了解和掌握也日益深入。

超导材料就是近年来备受关注的一种材料。

它有许多与众不同的性质和应用,如零电阻、磁悬浮和强磁体等。

本文将探讨超导材料的研究现状和发展趋势。

一、超导材料概述超导材料是指在低温下电阻为零的材料,它们是一类独特的材料。

超导现象的发现可以追溯到1911年荷兰物理学家海克·卡迈伦林纳,他在实验中观察到铅金属在低温下的电阻迅速降低,直至消失。

经过半个多世纪的发展,超导材料得到了越来越广泛的应用。

超导材料的特点是具有理想的电导。

当材料的温度低于临界温度时,电阻将迅速降至零,并且磁场对材料的影响很小。

此外,它们也具有很好的磁效应和热效应,因此在磁悬浮、磁共振成像、强磁场研究等领域具有广泛的应用。

二、超导材料的分类根据材料的特性和物理机制,超导材料可以分为以下几类:1. 典型超导材料:如银碲化银和铋的超导材料,其临界温度通常很低,只有几开尔文,其超导性质只能在极低的温度下显现。

2. 高温超导材料:高温超导材料是指临界温度高于液氮沸点(77K)的材料,如YBa2Cu3O7-x,其临界温度高达90K,目前是最高的高温超导材料之一。

3. 复合超导材料:复合超导材料是指含有多个超导相的材料。

其中最著名的是有机超导材料,它们的临界温度高达100K以上,几乎可以在室温下实现超导。

三、超导材料的应用超导材料具有广泛的应用前景,例如磁悬浮、磁共振成像、强磁场科学研究等等。

1. 磁悬浮技术磁悬浮技术是利用超导材料的磁性和电性特性,将高速运动的列车悬浮在磁场中。

这种技术具有高速、无接触、环保等优点,可以大大缩短旅行时间,提供便利的交通手段。

2. 磁共振成像技术磁共振成像技术(MRI)是一种无创诊断方法,利用强磁场和无害的射频波诊断人体各部位。

超导材料是磁体制作的重要材料,在MRI系统中起着重要的作用。

3. 强磁场科学研究超导材料的另一个应用是制作强磁体,如核磁共振仪和磁约束聚变反应器等。

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超导材料的发展摘要:超导材料的发现为人类诸多梦想的实现提供了可能,新型超导材料一直是人类追求的目标。

该文主要从超导材料的探索与发现、制备技术、研究面临的挑战等几个方面来探讨超导材料的发展与研究现状。

关键词:超导材料高温超导引言: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。

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。

正如半导体带来了资讯时代、光纤带来了传讯时代,高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式,给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。

1.超导材料的探索与发展探索新型超导材料在超导材料研究中始终起着关键的作用,同时也是一项高风险、高投人的研究工作。

自191 1年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K 附近的超导电性以来,人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表,从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。

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Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge,其中Nb3Ge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。

l987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BiSrCaCuO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T1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,朱经武等人用加压的方法在这类超导体的Hg1223相中观察到T c>150K的超导电性。

甚至还有人报道了具有更高临界温度的超导体,显示这类氧化物超导体的临界温度尚处在不断提高之中。

铜酸盐高温超导体的发现促进了一系列新型奇异超导体的发现。

具有双能带超导性的二硼化镁(MgB2),其T c=40 K。

掺杂C60化合物超导体的发现是超导领域的又一重大成果,人们发现C60与碱金属作用能形成A x C60(A代表钾、铷、铯等),大多数A x C60超导体的转变温度比金属合金超导体高。

金属氧化物超导体是无机超导体,具有层状结构,属二维超导;而A x C60则为有机超导体,具有球状结构,属三维超导。

因此A x C60印这类超导体是很有发展前途的超导材料。

另外还有一些非常奇特的超导体,如重费密子超导体CeMIn5(M=Co,Rh,Ir)、CePt3Si和PuCoGa5,其中PuCoGa5的T c=18 K。

具有超导性质的硼掺杂金刚石是电子学领域一个令人感兴趣的研究课题。

人们还发现在高压的情况下许多元素具有较高的T c超导性。

一些元素在百万巴的压力下T c超过10 K,例如Li和S的T c=17K,Ca的T c=15 K,B的T c=11 K。

最近发现的CaC6超导体的T c=11.5 K,超过石墨电极化合物临界温度的2倍。

此外,纳米结构超导体的制备与表征方面也取得了相当大的进步,包括纳米粒子、量子点、纳米管、超薄膜和纳米超晶格材料等超导体。

总之,超导材料的发展经历了一个从简单到复杂,即由一元系到二元系、三元系以至多元系的过程。

铜酸盐高温超导体的发现在科技领域有着巨大的影响。

CeColn5单晶系列促进了对高温、重费密子超导性的大量研究。

由于单晶样品的合成还面临着相当多的挑战,用高品质的多晶样品来表征超导性能也是非常有价值的,因此高品质多晶样品是人们探索新发现超导体性能的首选目标。

2.超导材料主要制备技术有序、高质量晶体的超导转变温度较高,晶体质量往往强烈依赖于合成技术和条件。

控制和操纵有序结晶需要充分了解原子尺度的超导相性能。

通常,人们最感兴趣的新型超导体是很难制备的,这要归咎于材料化学或结构的复杂性以及其它材料问题。

实验研究和理论进展一直受到材料问题的阻碍。

2.1单晶生长技术新超导化合物单晶样品有多种生长方法。

溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。

过去10年来这些技术在不断发展,溶剂、输运剂、可控温度的范围在不断扩大。

各类超导体的最新样品可通过这些方法制备。

溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。

但是,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。

浮动熔区法常用来制备大尺寸的样品,但局限于已知的材料。

这种技术是近几年出现的一些超导氧化物单晶生长的主要技术。

这种技术使La2-x SrCuO4晶体生长得到改善,允许对从未掺杂到高度掺杂各种情况下的细微结构和x磁性性能进行细致研究。

在TlBa2Ca2Cu3O9+d和Bi2Sr2CaCu2O8中,有可能削弱无序的影响从而提高临界转变温度。

最近汞基化合物在晶体生长尺寸上取得的进展,使晶体尺寸较先前的纪录高出了几个数量级。

但应该指出的是即使是高的化合物,利用溶液生长技术也可制备出高纯度的YBCO等单晶。

2.2高质量薄膜技术目前,薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE)、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。

MBE尤其能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。

目前正在研制平衡方法可使多层膜原子层工程具有新功能。

在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。

在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。

在过去的20年里,多种高温超导薄膜生长技术快速发展。

有些技术已经适用于其它超导体(例如MgB2和RNi2B2C)的制备。

目前所使用主要方法有溅射和激光烧蚀(脉冲激光沉积)。

类似分子束外延这种先进薄膜生长技术也已经发展得很好。

臭氧或氧原子用来实现超高真空条件下的充分氧化。

这使得生长的单晶薄膜的性能已接近乃至超过块状晶体。

如LSCO单晶薄膜的T c=51.5 K,比块状晶体(T c<40 K)要高,外延应力是产生这种强化现象的部分原因。

3.新型超导材料3.1铜氧化合物高温超导现在已发现的高温超导体有很多,其中有5种典型复杂铜氧化物高温超导体(1)La-Ba(Sr)-Cu-O体系L2CuO足具有正交对称件的绝缘体,以它为母体的一系列掺杂(替代)化合物:(La-M)2CuO(式中的掺杂元素M=Ba,Sr,Ca,⋯⋯)即为La-Ba(Sr)-Cu-O体系。

(2)Y-Ba-Cu-O体系YBa2Cu3O7-x超导体的转变温度T c为90K。

YBa2Cu3O7-x体系中的Y可以用稀土元素来替代成:RBa2Cu3O7-x,式中的替代元素R=Na、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu,在这种情况下T c仍然可达90K。

(3)Bi-Ba-Cu-O体系在Bi-Ba-Cu-O体系中存在T c为7~22K 的超导相,后来的研究证实它的化学式为Bi2Sr2CuO(Bi2201相)。

在此基础上,将Ca掺入Bi-Ba-Cu-O 体系,获得了超导转变温度为85K和115K的多相样品.(4)Tl-Ba-Ca-Cu-O体系通过对Tl-Ba-Ca-Cu-O体系超导电性的研究,发现了一系列赳导体,它们分别是Tl2Ba2CuO(T12201相)、Tl2Ba2CaCu2O( F12212相)和Tl2Ba2Ca2Cu3O(T12223相),可以用化学式Tl2Ba2Ca n-1Cu n O y(其中n=l,2,3)来表示,其晶体结构中含双Tl层。

Tl2212相和Tl2223相超导体的转变温度T c 分别达到115K和125K。

(5)Hg-Ba-Ca-Cu-O体系HgBa2Ca n-1Cu n O体系因其高的超导转变温度而受到广泛的重视,随符制备工艺的完善,n=1~8的各类超导相均已被合成出来。

n=3时,此超导相的转变温度T c为最高值134K;n≥4时,T c开始下降;当n=8时,T c为85K。

3.2二硼化镁(MgB2)系列MgB2是20世纪50年代就早已熟悉的材料,然而,直到2001年3月日本科学家才发现它是超导体,其超导转变温度为39K。

随后各国科学家对MgB2进行了深入的研究,包括大块、薄膜、线材、带材样品的制备、各种替代元素对转变温度的影响、同位素效应、Hall效应的测量、热动力学的研究、临界电流和磁场的关系、微波和隧道特性的研究等等。

人们不禁要问,为什么会对超导转变温度仅为39K,比汞掺杂高温超导体的转变温度134K的1/3还低的MgB2产生如此巨大的兴趣呢?原因是:①MgB2是常规超导体,其超导机制可以用BCS理论解释。

目前,MgB2是这类超导体中临界温度最高的。

②构成氧化物高温超导体的化学元素昂贵,合成超导材料脆性大,难以加工成线材.而硼元素和镁元素的价格低廉,容易制成线材。

③氧化物高温超导体是由氧元素和2种以上金属元素组成的复杂化合物,自发现以来,人们就放弃了在简单化合物中寻找具有较高临界温度超导体的想法,忽略了对金属间化合物的研究。

MgB2超导体的发现,使冷落了近30年的简单化合物超导体研究升温。

科学家们相信,具有更高临界温度的简单化合物超导体最终将会被发现。

而且,MgB2的各向异性不大,具有较高的临界电流密度。

所以应用前景十分广阔。

3.3有机超导材料1979年巴黎大学的热罗姆和哥本哈根大学的比奇加德发现了第一种有机超导体,以四甲基四硒富瓦烯为基础的化合物,分子式为(TMTSF)2PF6,其转变温度为0.9K。

从1979年以来,人们一直努力发现转变温度更高的有机超导体。

就实用意义来看,有机超导体和其它超导体的一个重要区别是,有机材料的密度低,约2g/cm3,即它们的密度只有一般金属(如铌)的20%~30%,原因是原子和分子的间距大,且碳原子的质量小。

已经发现40多种具有超导性能的电荷转移盐类,但它们的转变温度普遍都比较低,而且它们中的许多只有在高压下才能出现超导。

1991年以前,多数转变温度升高的有机超导体都与有机分子的盐类双(乙撑二硫)四硫富瓦烯(常写作ET)有关,1983年加州IBM 实验室的科学家发现了铼的化合物(ET)2ReO4,在高压下其转变温度为2K,次年苏联科学家发现了第一种常压下的ET超导体——碘盐β-(ET)2I3,其转变温度为1.5K。

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