材料化学论文

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材料化学论文材料化学是一门研究材料结构、性能、制备及应用的学科,是化学和材料科学的交叉学科。

在材料化学领域,人们通过对材料的微观结构和化学成分进行研究,来探索材料的性能和应用。

本文将围绕材料化学的相关内容展开讨论,包括材料的分类、性能表征、制备方法以及应用领域等方面。

首先,材料化学可以根据材料的组成和结构进行分类。

常见的材料包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。

金属材料具有良好的导电性和机械性能,广泛应用于工程领域;陶瓷材料具有优异的耐磨、耐高温性能,常用于制备耐火材料和电子陶瓷;聚合物材料具有轻质、柔韧等特点,被广泛应用于塑料制品、纤维和橡胶制品等领域;而复合材料则是由两种或两种以上的不同材料组成,具有综合性能优异的特点。

其次,材料的性能表征是材料化学研究的重要内容之一。

材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等多个方面。

人们可以通过各种实验手段和仪器设备来对材料的性能进行表征,例如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。

这些表征手段可以帮助人们深入了解材料的微观结构和性能特点,为材料的设计和改进提供重要依据。

另外,材料的制备方法也是材料化学研究的重要内容之一。

材料的制备方法包括物理方法、化学方法、生物方法等多种途径。

物理方法主要包括热处理、溶液法、气相沉积等;化学方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等;生物方法则是利用生物体系合成材料,具有绿色环保的特点。

不同的制备方法会对材料的结构和性能产生重要影响,因此选择合适的制备方法对于材料的性能和应用具有重要意义。

最后,材料化学在能源、环境、医药、电子等领域都有着重要的应用价值。

例如,在能源领域,材料化学可以帮助人们设计高效的储能材料和光伏材料;在环境领域,材料化学可以帮助人们制备高效的吸附材料和催化材料用于环境治理;在医药领域,材料化学可以帮助人们设计新型的药物载体和医用材料;在电子领域,材料化学可以帮助人们研发新型的半导体材料和导电材料。

材料化学研究方法结课论文

材料化学研究方法结课论文

目录引言一、形状记忆材料的概念二、形状记忆材料的分类三、形状记忆材料的发展史1、神奇的合金——形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA)发现过程:记忆合金的记忆过程:形状记忆合金机理:2、形状记忆高聚物材料形状记忆机理:形状记忆效应:工业应用:一个流程图:3、形状记忆陶瓷氧化锆陶瓷的基本结构与相变:氧化锆陶瓷的形状记忆效应:四、分析、总结和感想五、参考文献注:行文附若干“随时思考”,是我对每一次进展与科学研究或材料化学研究方法之关系的思考。

其中:楷体是引用内容,宋体是自己叙述的内容。

引言在这学期的研究性教学中,我进行了形状记忆材料的自学。

通过查阅,我发现现在对形状记忆材料进行系统梳理的基础性文献资料可谓凤毛菱角,大多数资料只是针对形状记忆合金的介绍,鲜少涉及形状记忆高分子和形状记忆陶瓷。

很多同学在学习过程中甚至把形状记忆高分子材料和形状记忆合金相混淆。

通过材料化学研究方法这门课的学习,我认识到:科学已不只是事实或规律的知识单元,而是由这些知识单元形成的一个多层次体系。

整理知识和创造知识是不可分割的,都是科学研究的重要组成部分。

从事科学研究的人不仅应该是知识的发现者,更应该是知识的综合者。

因此我决定尽己所能,借由这次课的机会,以收集到的文献和一些著作为基础,对形状记忆材料的相关知识进行体系内的浅层次归纳总结,以供初学者和专业外感兴趣人士的参阅学习。

同时通过人们发现、深入研究、广泛应用形状记忆材料的过程来揭示它的每一次进展与材料化学研究方法之间的关系。

自上个世纪以来,形状记忆材料独特的性能引起了人们极大的兴趣。

由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高回复形变、良好的抗震性和适应性等优异性能,它的发展越来越受到重视。

什么是形状记忆材料,它的大类有哪些,它的形变机理和效应是什么,它到底是怎么被人们一步步研究利用的?带着这些疑问我开始了自己对形状记忆材料的探索和归纳。

一、形状记忆材料的概念形状记忆材料(shape memory materials,简称SMM)是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状后,通过热、光、电等物理剌激或化学剌激的处理又可恢复成初始形状的材料。

材料化学毕业论文

材料化学毕业论文

材料化学毕业论文羟基功能化离子液体萃取氨基酸研究专业:材料化学摘要目前 ,对离子液体用于萃取的研究还处于初级阶段 ,这些都限制了离子液体进一步的发展和应用。

但是 ,离子液体的出现给传统的分离科学注入了新的内容、开辟了新的研究领域。

除此之外,离子液体具有独特的性质 ,使其在有机物萃取分离领域都有着广泛的应用。

未来的目标是设计和合成出更多的粘度低、高效、专一性好的离子液体 ,以便满足各种分离的需要;并且从离子液体结构性能方面进行深入的研究 ,得出整套的物性和结构方面的参数 ,如综合毒性数据、热力学数据及动力学数据等[2,3]。

离子液体作为环境友好型溶剂已得到广泛的应用,目前应用离子液体从水溶液萃取有机物最大的困难在于离子液体的流失,无论离子液体在水中的溶解度多小,萃取过程都会造成一部分离子液体进入到水相中。

由于离子液体的高昂价格及其对环境的未知毒性使萃取过程目前无法大规模工业应用。

但应用离子液体对某些有机物的高萃取性,用其富集环境中的有机物用于分析化学则可以肯定的说前景是乐观的[6-7]。

氨基酸的萃取分离是目前氨基酸生产环节的难题之一。

故,本项目拟制备羟基功能化的离子液体,增强氨基酸和离子液体之间的亲和力,提高离子液体对氨基酸的萃取富集能力。

关键词:离子液体萃取氨基酸烷基咪唑ABSTRACTAt present, ionic liquids is still in the initial stage in the extraction process; these are limiting the further development and application of ionic liquids.However, the emergence of ionic liquids to the traditional separation of science into a new and opened up a new areas of research. The unique properties of ionic liquids to have a wide range of applications in the organic extraction separation of areas. The future goal is to design and synthesize lesser viscosity, high efficiency, good specificity ofionic liquids ,in order to meet the needs of a variety of separation;and from the ionic liquid structure and properties of in-depth study, obtained the whole set of physical properties and structural parameters, such as comprehensive toxicity data, thermodynamic data and kinetic data.Ionic liquids as environmentally friendly solvents have been widely used, a difficulty of the application of ionic liquid in extraction of organics from aqueous solutions is their loss in water.No matter the solubility of ionic liquids in the water more small, extraction process can create part of ionic liquid into the water phase, due to the high price of ionic liquids and its effect on the environment of unknown toxicity makes the extraction process can not be large-scale industrial applications.But the application of ionic liquids for some organic high extraction, and use from the enriched environment of organic matter for the analysis of chemical,you can say the outlook is optimistic.The amino acid extraction separation is one of the problems of the amino acid production processes. Therefore, this project was to prepare hydroxyl function of ionic liquids ionic liquid, to enhance the affinity between the amino acids and the ionic liquid to improve the ionic liquid extraction enrichment capability of amino acids.Key words:Ionic liquids、Extraction、amino acid、alkyl imidazole目录摘要 (2)1引言 (4)1.1 概论 (4)1.2 离子液体的种类 (6)1.3 离子液体的特性 (6)1.4 离子液体在萃取方面的应用 (7)1.5 离子液体化学的科学问题 (8)1.6 研究的展望 (9)2 实验部分 (10)2.1 试验材料 (10)2.1.1 主要实验仪器和测试设备 (10)2.1.2 化学试剂与药品 (11)2.2 实验原理 (11)2.3 实验方法 (12)2.3.1 离子液体1-丁基-3-(1-己醇基)-咪唑盐合成 (12)2.3.2 萃取过程 (13)3 实验结果分析与讨论 (14)3.1 结构表征 (14)3.1.1产物的1H—NMR分析 (14)3.1.2 产物的FT—IR分析 (16)3.2结果与讨论: (17)3.2.1 pH的影响 (17)3.2.2 萃取时间的影响: (17)3.2.3 离子液体阴离子类型对萃取效率的影响 (18)3.2.4 水相体积与离子液体相体积比对萃取的影响 (19)3.3 与文献方法比较 (19)致谢 (21)参考文献 (22)1引言1.1 概论离子液体是指主要由有机阳离子和无机或有机阴离子构成、并在100℃下呈液态的熔盐体系[1]。

材料化学论文《聚碳酸酯》

材料化学论文《聚碳酸酯》

其他应用:
• 其他的还有:用于包装领域;用于光盘的基础材料;用于光学透镜领 域;用于电子电器领域等。 • 近年来,随着信息产业的倔起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新 一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展。聚碳酸酯以其 优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料。目前世界光盘 制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%,其年均增 长速度超过10%。我国光盘产量增长迅速,据国家新闻出版总署公布 的数字,2002年全国共有光盘生产线748条,年耗光学级聚碳酸酯约 8万吨,且全部进口。因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极 为广阔的。
聚碳酸酯
聚碳酸酯也叫聚碳酸脂(Polycarbonate)常用缩写 PC。是一种强韧的热塑性树脂,通常是由双酚A 和光气生产的,并已在20世纪60年代初实现工业 化,90年代末实现大规模工业化生产。现在是产 量仅次于聚酰胺的第二大工程塑料。其名称来源 于其内部的CO3基团。 其合成方法由最初的双酚A+光气法至今已演变了许 多,如今已发明出了用三光气代替光气的方法
聚碳酸酯的应用
• 聚碳酸酯的应用开 发是向高复合、高功 能、专用化、系列化 方向发展,目前已推 出了光盘、汽车、办 公设备、箱体、包装、 医药、照明、薄膜等 多种产品各自专用的 品级牌号。现在是产 量仅次于聚酰胺的第 二大工程塑料,所以 它的应用非常广泛
建材行业
• 聚碳酸 酯板材具 有良好的 透光性, 抗冲击性, 耐紫外线 辐射及其 制品的尺 寸稳定性 和良好的 成型加工 性能,使 其比建筑 业传统使 用的无机 玻璃具有 明显的技 术性能优 势
• 如动物实验表明,BPA具有神经毒性作用,影响神经系统的发育和功 能。研究发现全25umoFL时,体外培养的胎鼠脑多巴胺神经元凋亡比 例显著增加,细胞活性随剂量增加而降低。多项动物实验的神经行为 学研究表明,围生期双酚A暴露会引起子代行为学改包括多动症、对 新环境的探索适应能力降低、痛觉反应改变及攻击性行为等。大鼠围 生期摄入BPA,其子代成熟后用孔板和迷宫测试,发现雄性和雌性的 行为分别受到不同影响:雄鼠的索动力和躁动感减退,雌鼠的运动活力 和探索动力减弱,可见环境雌激素还可影响哺乳动物行为和精神运动 等。妊娠期和哺乳期母鼠给予40m留k留dBPA,可使子代雄性鼠自卫 行为加,性潜伏期延长,性交次数减少;子代雌鼠性动机和接受性交行 ; 为增加。 • 体外研究发现双酚A可与雌激素受体结合,促使人类子宫内膜癌细胞 和MCF一7细胞[70]上的孕酮受体水平升高

材料化学专业大学毕业论文

材料化学专业大学毕业论文

材料化学专业大学毕业论文材料化学专业毕业论文是材料化学专业学生完成学业的重要部分,它旨在衡量学生在材料化学领域的研究能力和科学素养。

本文将从材料化学专业毕业论文的选题、研究方法、实验设计、结果分析和结论总结等方面进行阐述。

一、选题材料化学是一门交叉学科,研究材料的组成、结构、性能及其应用等方面的问题。

在选题环节中,学生可以根据自己的兴趣和所学知识,选择一个具有挑战性和实际意义的研究方向。

合适的选题应该是具备一定的创新性,能够解决实际问题,并且有足够的研究空间和资源支持。

此外,选题需要与材料化学专业的前沿科学和产业发展密切相关,能够为材料领域的进一步发展做出贡献。

二、研究方法在材料化学专业毕业论文中,研究方法的选择至关重要。

一般来说,材料化学研究采用实验室制备材料样品,并通过多种表征手段对其进行测试和分析。

常用的研究方法包括材料的合成技术、材料性能测量、材料结构表征、材料性能模拟等。

学生需要根据自己的研究内容和实验条件,合理选择适当的研究方法,并在实验设计和实施过程中严格遵循科学规范和安全操作。

三、实验设计实验设计是材料化学专业毕业论文的重要组成部分。

在实验设计中,学生需要明确研究目的、选取合适的实验方法和方案,并设计有效的实验步骤。

合理的实验设计可以提高研究效率,避免无效的实验和数据,同时也可以优化实验结果的准确性和可重复性。

在实验设计中,学生要考虑实验所需的时间、耗材、设备等资源,并合理规划实验进程,确保实验的顺利进行。

四、结果分析对实验结果的分析是材料化学专业毕业论文不可或缺的一部分。

分析结果可以通过理论推导、数据处理、图像展示等方式进行呈现。

学生需要对实验数据进行准确的统计分析,使用适当的数据处理软件或统计方法,提取有价值的信息并进行解读。

此外,合理地组织图表、图像和表格等辅助材料,能够更直观地展示实验结果,提高论文的可读性和科学性。

五、结论总结结论总结是毕业论文的最后一部分,也是对整个研究工作的回顾和总结。

化学与材料论文

化学与材料论文

化学与材料论文——石墨烯一( 前言石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。

因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。

本文介绍了近几年石墨烯的研究进展, 包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。

石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的热潮。

二(石墨烯的生产加工方法及化学原理物理方法:1.微机械剥离法:通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。

2.印章切取转移印制法: 在印章突起的表面上涂上一层转换层( 可用树脂类材料通过旋转涂布法均匀涂于表面, 其作用像胶水那样黏附石墨烯) , 在300psi 及室温下, 将这种印章按压在石墨上, 高压下印章边缘产生极大的剪应力, 使得石墨烯层从石墨上分离下来。

类似地, 将石墨烯层从印章上转移到器件上同样需要固定层0( 要求这种转换层0与石墨烯间的作用力远大于转换层0与石墨烯间的作用力) , 经类the real implementation of the "quasi, ruthless. Tough," requirement, carry forward the spirit of a nail, and the corrective measures The implementation of the nerve endings, do not let the rectification is not in place, not to retreat, the people are not satisfied. Pin four is to adhere to the reform and innovation. To reform the way of thinking and innovative courage to turn style, against four winds, the courage toface the contradictions, good at solving the chronic ills, dare to break the outdated customs and bad habits Hensha unhealthy tendencies, trees, fresh healthy. The five is to adhere to tackling the problem. That is the wind Su Ji and the education supervision combined, in order to establish a new system to promote the normalization of style building, long-term, to enhance the party spirit of honest and pragmatic people thought conscious action. The six is to insist on the completion of the third grasp the overall situation. Activity and end This year the goal of safety production work plan for next year, work together, to promote the activities and the work of production safety with both hands, two promotion, two not mistake. Two, rectification of the overall objectives and specific objectives: (a) the overall path around the "four focus", carried out the outstanding problems of the special rectification, the full implementation of the central and provincial Party committee clear the rectification task, effectively curb the "four winds", realize the overall improvement of Party and government. The point is: focus on the people, the people, convenience, and resolutely curb the bureaucratic style of work; looking to stimulate grassroots vitality, resolutely curb the Wenshan sea; focus on the cadres honest, clean government, politics, and resolutely curb exceed the standard Quasi occupied office space, Gongjusiyong, public funds, extravagance of the wind; focus on establish a correct view of achievements, the concept of power, and resolutely curb acts against the interests of the masses. Accelerate the system reform and construction, improve the people honest and pragmaticnormalization system, constantly consolidate and expand educational practice achievements, make people satisfied. The recent reform goal: Political Quality Bureau and all Party members and cadres, further improve the quality of the business; the "four winds", "two" problem has been effectively solved. The middle goal of the reform: "opposition party and government austerity waste似的操作使得石墨烯从印章上剥落下来。

材料化学毕业论文文献综述

材料化学毕业论文文献综述

材料化学毕业论文文献综述材料化学作为一个交叉学科,研究的是材料的组成、结构、性能以及制备方法等方面。

毕业论文文献综述是对相关领域中已有研究成果进行梳理和总结的重要部分。

本文将从材料化学的研究领域、新材料的合成方法以及材料性能的改善等方面进行综述。

一、材料化学的研究领域1. 有机光电材料的研究有机光电材料是近年来材料化学中的一个热门研究领域。

通过合成具有特定结构的有机分子,并研究其光电性能,可以应用于有机电子器件的制备,如有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OPV)等。

前沿研究主要集中在改善有机材料的光电转换效率、提高器件的稳定性以及探索新型有机分子的合成方法等方面。

2. 纳米材料的制备与应用纳米材料具有较小的粒径和特殊的物理化学性质,广泛应用于催化剂、传感器、电子器件等领域。

纳米材料的合成方法繁多,包括溶液法、气相法、高能球磨法等。

针对不同应用需求,可利用不同方法制备出具有特定形貌和组成的纳米材料。

在纳米材料领域,近年来的研究重点主要集中在发展高效的合成方法、探索纳米材料的性能以及改善纳米材料的稳定性等方面。

二、新材料的合成方法1. 水热合成法水热合成法是一种常用的合成方法,通过在高温高压水环境下,将溶液中的原料反应生成需要的材料。

这种方法具有简单、快速、可控性好等特点。

在材料合成领域,水热法已被广泛应用于无机纳米材料、无机有机杂化材料以及柔性电子器件的制备等方面。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过在溶液中制备胶体颗粒并进行凝胶反应生成材料的方法。

该方法具有较好的可控性和可扩展性,适用于无机非晶材料、多组分复合材料、光学玻璃等的合成。

近期的研究重点集中在改善溶胶-凝胶法的制备工艺、提高材料的性能以及实现大规模生产等方面。

三、材料性能的改善1. 功能化改性通过在材料中引入特定的功能基团或添加剂,可以实现对材料性能的改善。

例如,通过在聚合物材料中引入交联剂或掺杂剂,可以提高材料的力学强度、导电性能等。

材料物理化学论文(5篇)

材料物理化学论文(5篇)

材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文(5篇)材料物理化学论文范文第1篇一、材料物理专业的特色材料物理专业是“讨论各种材料特殊是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料进展供应科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。

材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。

主要讨论范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。

材料物理将理科的学问传授与工科的工程力量培育相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。

二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位材料物理化学是贵州高校材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度讨论材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。

该门课程的教学目的在于提高同学的专业学问水平,培育同学科学的思维方式和独立的创新力量,以及综合运用基础理论来解决实际问题的力量。

材料物理化学是材料物理专业特别重要的专业基础课,它以高等数学、高校化学、高校物理等理论基础课程为基础。

高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。

熟悉到高校物理和物理化学中热力学内容的连接,了解高校物理中原子结构学问的介绍,协调好与高校化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避开重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得留意和仔细对待的问题[4]。

材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。

材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本学问,如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。

材料物理化学犹如一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业学问的系统与连贯性。

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材料化学论文题目:高温超导材料研究班级:2009级3班姓名:***学号:************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。

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。

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,在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。

高温超导体属于非理想的第II类超导体。

且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流,因此是更接近于实用的超导材料。

特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。

高温超导材料已进入实用化的研究开发阶段,氧化物复合超导材料的耐(robustness) 和稳定性已引起材料科学家的广泛重视。

浸泡实验是一种常用的方法:在不同试剂 (水、酒精和丙酮等)、不同气氛(干氮、湿氮和流动氧等)中做周期循环和热时效疲劳试验。

美国西北大学的Mirkin建议把在其它材料中应用已十分广泛的分子单层表面化学改性(又称“自装配,Self assembly”) 引入到高温超导铜氧化合物中来。

近年来随着材料科学工艺技术的发展,一种在轧制 (rolling) 金属基带上制造YBCO 超导带材的工艺受到极大重视,并被冠以“下一代”高温超导带材或“第二代”带材。

有两种基本技术方案:(1) 以美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 为代表的一个方案,称作轧制双取向金属基带法 (RABiTS)。

会上Specht报告了基带的退火织构稳定性分析,并在1m长的取向金属基带上用激光沉积YBCO外延膜。

欧洲以德国、丹麦等为代表,努力开展高温超导材料工艺及应用研究。

丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。

长10m、2000 A的超导电力电缆正在研制中,下一步开发三相、50~100 m输电电缆。

西门子公司计划到2003年制成20 MVA的超导变压器。

用于电子学方面探伤的RF-SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。

三、高温超导材料的制备工艺为适应各种应用的要求,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。

3.1 薄膜高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基础,制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的关键。

高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底(如SrTiO3、LaAlO3或MgO)上进行薄膜的气相沉积或外延生长的。

经过十年的研究,高温超导薄膜的制备技术已趋于成熟,达到了实用化水平(Jc>106 Ac·m2 ,T=77K)。

目前,最常用、最有效的两种镀膜技术是:磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积 (PLD)。

这两种方法各有其独到之处,磁控溅射法是适合于大面积沉积的最优生长法之一。

脉冲激光沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化学组成达到一致,并且能控制薄膜的厚度。

3.2 厚膜高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、微波谐振器、天线等。

它与薄膜的区别不仅仅是膜的厚度,还有沉积方式上的不同。

其主要不同点在以下三个方面:(1)通常,薄膜的沉积需要使用单晶衬底;(2)沉积出的薄膜相对于衬底的晶向而言具有一定的取向度;(3)一般薄膜的制造需要使用真空技术。

获得厚膜的方法有很多:如热解喷涂和电泳沉积等,而最常用的技术是丝网印刷和刮浆法,这两种方法在电子工业中得到了广泛的应用。

3.3 线材、带材超导材料在强电上的应用,要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和一种普通金属的复合多丝线材或带材。

但陶瓷高温超导体本身是很脆的,因此不能被拉制成细的线材。

在众多的超导陶瓷线材的制备方法中,铋系陶瓷粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。

而压制出铋系带材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。

3.4 块材最初的氧化物超导体都是用固相法或化学法制得粉末,然后用机械压块和烧结等通常的粉末冶金工艺获得块材,制备方法比较简单。

但T c达到了一定的高度,而载流能力J c太低,则不能满足应用的要求,因此必须要提高其临界电流密度。

经过多年的研究,采用定向凝固技术制备出的无大角度晶界的YBa2Cu3Ox-7块材,其J c值可达105A·m2- (77 K)。

四、高温超导材料的应用综合目前超导技术的发展情况,超导技术可以在以下行业得到应用和拓展:4.1电力超导技术与电力技术的结合将给电力行业的发、输、配电带来革命性的改变,电力行业是超导产业最重要的应用场所与市场。

超导技术在电力中的应用主要包括:4.1.1高温超导电缆现有电缆的扩容问题一直困扰着城市电力的发展。

传统的城市地下输电电缆存在着通量小、损耗大、对土壤和地下水有热污染及油污染、土建费用高等问题,城市电力扩容变得越来越困难。

高温超导电缆具有体积小、造价低、高节能、无污染等优点,具有巨大的经济效益和环保效益,终将替代传统电缆。

高温超导电缆的大规模应用能够极大地提高电力输电系统的运行效率,降低运行成本。

目前国际上高温超导电缆的总体发展趋势是研制大容量、低交流损耗、超长高温超导电缆。

据专家估计,高温超导电缆最有可能率先实现实用化和商业化。

4.1.2超导电机:电动机是最常用的电气设备,但传统电动机耗电量极大。

美国工业界专家估计,1,000马力以上的工业用电动机大约要消耗美国能源的25%。

与常规电机相比,超导电机具有节能性好、体积小、单机容量大、造价及运营成本低、稳定性能好等优点,具有很好的经济效益和环保效益。

供给同样的功率,超导电机的尺寸是常规电机的1/3,制造成本可降低40%,电流损耗可减少50%,运行成本可降低50%。

美国能源部估计,高温超导电动机的低损耗每年可减少数十亿美元的运行费用。

在军事上战舰应用高温超导电机,其舰船体积重量更小,空间布置更灵活,推进系统运行更加可靠,效率更高,控制更方便,调速性能更好,能大大提高隐蔽性,达到高速安静运行,具有重要的军事意义。

4.1.3超导变压器:常规变压器有许多缺点,如负载损耗高、重量和尺寸大、过负载能力低、没有限流能力、油污染及寿命短等。

在美国,变压器的总装机容量约为总发电量的3-4倍,其电力系统的网损约为总发电量的7.34%,其中25%为变压器损失。

相比较而言,超导变压器体积小、重量轻、电压转换能量效率高、火灾环境事故机率低、无油污染等优点,在提高电力系统的可靠性和运行性能、降低成本、节约能源、保护环境等方面有着重要的现实意义。

4.1.4超导限流器:限流器(FCL)是一种提高电网稳定性的电力设备。

随着社会的发展,对电网的质量要求越来越高,而传统的限流器很难在短时间内对电网的脉冲电流起到限制作用。

高温超导限流器正好祢补了传统限流器的缺点,其限流时间可小于百微秒级,能快速和有效地起到限流作用。

超导限流器是利用超导体的超导态-常态转变的物理特性来达到限流要求,它可同时集检测、触发和限流于一身,被认为是当前最好的而且也是唯一的行之有效的短路故障限流装置。

1989年以来,美国、德国、法国、瑞士和日本等都相继开展了高温超导限流器的研究。

当前,国际上适应配电系统的高温超导限流器的技术性能已经接近应用的水平,但大体上仍处在示范试验阶段。

4.1.5超导储能装置超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能返回电网或其他负载的一种电力设施。

由于储能线圈由超导线绕制且维持在超导态,线圈中所储能几乎无损耗地永久储存下去直到需要释放时为止。

超导储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷或解决电网瞬间断电对用电设备的影响,而且可用于降低或消除电网的低频功率震荡从而改善电网的电压和频率特性,同时还可用于无功和功率因数的调节以改善电力系统的稳定性。

4.2医疗4.2.1核磁共振人体成像仪(MRI):MRI是通过探测人体各个器官在磁场下感应出的不同信号来诊断病变的一种设备。

传统的MRI采用常规磁体,磁场小,很难探测到初期的病变,同时,其主磁场处于封闭的磁体空洞内,扫描时需将受检者置于与外界隔绝的狭小空间,易使人产生幽闭恐怖症,大大影响了该设备的广泛应用,低温超导磁体因此被广泛应用于MRI中。

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