低温超导材料的发展和应用
超导体的应用和发展前景
超导体的应用和发展前景超导体是一种电阻为零的材料，在低温下可实现严格的能量守恒。
这种材料几乎没有能量损失，因此具有很高的能效性能，应用十分广泛。
超导体在医学、交通、通信、国防等领域的应用越来越受到关注，其发展前景不可估量。
一、医学方面的应用超导体在医学上的应用主要分为两大类：医学成像和治疗。
医学成像主要是超导磁共振成像，也就是MRI技术。
它采用大型超导磁体产生极强的磁场，利用人体内不同类型组织对磁场的反应差异产生不同的信号。
这种成像技术不伤害人体，不需要外科手术，安全而且准确。
此外，超导体还能用于医疗器械的制造。
例如，超导磁悬浮离心机是一种新型的核磁共振技术，在医疗诊断中有着很大的应用潜力。
这种技术可以对某些组织或器官进行非侵入式诊断，特别适用于关节、脑部、心脏等疾病的诊断和治疗。
二、交通和运输超导体在交通和运输中的应用已经受到了广泛的关注。
超导体磁悬浮列车是超导体交通的代表。
磁悬浮列车利用高速旋转的超导体制造的磁场与轨道上的永久磁铁相互作用，产生电磁悬浮力。
超导体磁悬浮列车体积小、速度快、噪声小，且对环境污染少，是未来城市交通发展的重要选择。
三、通信和计算机超导体在通信和计算机领域的应用主要是制造高速数字到模拟转换器和某些高级计算机及通信设备。
超导体的电流密度高、电感小，速度快，因此在高速计算机和通信设备中得到广泛应用。
超导体的应用还有潜力应用于天线、中继器和光电组件等领域。
四、国防超导体在国防领域的应用主要包括制造超导磁体、目标捕获系统、高温超导导航仪、高速电磁炮等。
超导材料制作的高能量密度、重量轻、体积小的磁体，是制造高功率微波设备的必备材料。
未来，随着科技的不断进步，超导体的应用也将越来越广泛。
超导体的研究和应用将为国家的现代化建设和社会的进步发展提供强大的支持和助力。
低温超导材料的特性与应用
低温超导材料的特性与应用低温超导材料是指在极低温度条件下电阻为零的一类材料。
自从超导现象在1911年被首次发现以来，低温超导材料已经得到了广泛的研究和应用。
本文将介绍低温超导材料的特性以及其在科学研究和实际应用中的重要性。
低温超导材料的特性主要表现在以下几个方面。
首先，低温超导材料具有极低的电阻，通常在绝对零度附近（-273.15℃）时会完全消失。
这种特性使得电流可以在材料中无损耗地流动，为能量转换和传输提供了巨大的潜力。
其次，低温超导材料对磁场的响应也表现出了非常特殊的性质。
在超导态下，材料会完全抵抗外部磁场的穿透，使得磁场被挤出超导体内部，形成所谓的迈斯纳效应。
这一现象使得低温超导材料在磁悬浮、磁共振成像等领域有着广泛的应用。
除了这些基本特性外，低温超导材料还具有一系列独特的性质。
例如，临界电流密度是衡量超导材料性能的重要指标，它表示了材料能够承受的最大电流密度。
低温超导材料通常具有很高的临界电流密度，这使得它们在电力输送和电能储存领域具有巨大的潜力。
此外，低温超导材料还具有非常低的热传导性能，这使得它们在制冷领域有着广泛的应用。
低温超导材料在科学研究领域有着广泛的应用。
首先是在基础研究方面，低温超导材料为研究者提供了探索量子世界的重要工具。
基于低温超导材料开展的超导量子比特研究，在量子计算和量子通信等领域具有重要的意义。
其次，在粒子物理学中，超导磁体常被用于加速器和探测器等设备中，以产生强大的磁场。
此外，低温超导材料还提供了制备高能粒子和射线源的优越条件，为粒子物理学的前沿研究做出了重要贡献。
低温超导材料在实际应用中也发挥着重要的作用。
例如，在能源领域，低温超导材料可以用于制造高效率的超导电缆，提高电力输送的效率，并减少能源的损耗。
此外，低温超导材料还被广泛应用于磁共振成像（MRI）技术中，该技术在医学诊断和科学研究中有着广泛的应用。
此外，利用低温超导材料的磁性特性，磁悬浮技术也得到了飞速的发展，应用于高速列车和磁悬浮悬浮车等交通工具中。
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。
低温超导原材料
低温超导原材料
摘要：
一、低温超导原材料的概述
二、低温超导原材料的种类
三、低温超导原材料的应用
四、低温超导原材料的发展前景
正文：
一、低温超导原材料的概述
低温超导原材料是指在低温环境下具有超导特性的一类材料，通常是在液氮温度（77 K）以下表现出超导现象。
这类材料具有电阻为零的特性，能够在低温环境下实现高效的能量传输。
低温超导原材料在科学研究和实际应用中具有极高的价值，其发展已引起全球范围内的广泛关注。
二、低温超导原材料的种类
1.超导金属材料：如铌、钽、钨等，这类材料在低温下具有很高的超导临界电流密度，可以应用于制造超导线材、磁体等。
2.超导化合物材料：如氧化物、硫化物、氮化物等，这类材料的超导临界温度较高，但临界电流密度较低，适用于制造超导薄膜、纳米线等。
3.高温超导材料：如铜氧化物、铁基超导材料等，这类材料在液氮温度以上表现出超导现象，具有较高的临界电流密度，可应用于制造高效能超导电子器件。
三、低温超导原材料的应用
1.超导磁体：如磁共振成像（MRI）设备、粒子加速器等，利用超导磁体产生的强大磁场进行疾病诊断、粒子束聚焦等。
2.超导电缆：如输电线路、变压器等，利用超导材料的零电阻特性实现远距离、高效能的电能传输。
3.超导传感器：如光电传感器、热敏传感器等，利用超导材料的超导特性实现高灵敏度、高精度的信号检测。
4.超导量子计算：如超导量子比特、超导量子纠缠等，利用超导材料实现量子计算的优越性能。
四、低温超导原材料的发展前景
随着科学技术的进步，低温超导原材料在能源、信息、医疗等领域的应用将越来越广泛。
超导材料的应用前景
超导材料的应用前景超导材料是指在低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料。
这种性质使得超导材料在许多领域都有着广泛的应用，例如医学、工业、电力等领域。
本文将从多个角度探讨超导材料的应用前景。
一、医学应用1.磁共振成像技术磁共振成像技术（MRI）是医学上常用的一种图像显像技术。
利用强磁场和无线电波来探测人体内部的活动，从而得到人体内部各部位的图像。
由于磁共振成像技术需要强大的磁场，超导材料被广泛应用于MRI设备中的高温超导磁体。
高温超导磁体可以在相对较高的温度下工作，不像传统超导磁体需要维持极低的温度，大大降低了设备的成本和维护费用。
2.超导单光子探测器在医学上，有时需要探测非常微弱的生物信号，例如细胞之间的相互作用。
超导单光子探测器可以检测出一个光子的到达，并且具有非常高的探测效率。
由于超导材料具有零电阻的性质，在超导单光子探测器中可以降低光电转换效率的损失，从而提高探测的灵敏度。
因此，超导单光子探测器可以被广泛应用于医学的生物分析和成像等方面。
二、工业应用1.磁悬浮列车磁悬浮列车是一种使用磁力悬浮技术的列车，可以大大提高列车的速度和平稳性。
超导材料被应用于磁悬浮系统的磁轨，可以产生更强的磁场，并且精确控制磁场的分布，从而使列车悬浮在轨道上，减少摩擦力和空气阻力，实现高速运行。
2.超导磁体超导磁体是一种将电能转换成磁能的器件。
典型的超导磁体应用包括磁共振成像、粒子加速器、核磁共振、磁能储存等等。
超导材料被广泛应用于超导磁体中，可以实现低能耗和高磁场加持，从而显著提高设备的效率。
三、电力应用1.超导电缆超导材料在电力输送中被广泛应用于超导电缆中。
与传统电缆相比，超导电缆可以在很小的横截面积内传递大量电流，并且几乎没有能量损失。
这种特性可以显著提高电力输送的效率，减少损耗。
2.超导风力涡轮机超导材料被应用于超导风力涡轮机的发电机中，可以将波动的风能转换成电能。
与传统涡轮机相比，超导风力涡轮机不需要使用大型机器，可以直接挂在建筑物的屋顶上，从而减少设备占地面积，并且具有更高的效率和能量密度。
超导材料的研究现状及应用前景
超导材料的研究现状及应用前景近年来，超导材料一直是材料科学领域的研究热点之一。
从最初的发现到今天的广泛应用，超导材料不仅在科学研究上有着重大贡献，也给人们的生活带来了许多便利。
在本文中，我们将探讨超导材料的研究现状及应用前景。
一、超导材料是什么？超导材料是指在低温下电阻为零的材料。
这种材料的特殊性质源于其能够达到超导状态。
在超导状态下，材料可以传导电能，却不会有能量损耗，因此电阻为零。
超导材料被发现后，就被广泛应用于磁悬浮、MRI等领域。
在磁悬浮技术中，超导材料的磁场特性可以用来支撑高速运转的列车。
二、超导材料的研究现状虽然超导材料的应用非常广泛，但人们对于超导材料的理解依然有限。
目前，关于超导材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 超导材料的制备目前在制备超导材料时最常用的方法是高压法。
这种方法可以在高压下让原料发生化学反应，从而得到超导材料。
目前，人们正在研究一些新的制备超导材料的方法，以提高材料的纯度和成像度。
2. 超导材料的理论研究对超导现象的理论研究可以帮助人们深入理解超导材料。
目前，科学家们正在寻找一种更为完整的理论来解释超导现象。
这种理论可以提供更多关于超导材料的信息，帮助科学家们更好地理解、制备和应用超导材料。
3. 超导材料的特性研究超导材料的特殊性质是人们最为关注的问题之一。
科学家们希望了解超导材料的特性，以便更好地掌握和应用这种材料。
目前，许多学者正在研究超导材料的磁性、电性和热性等特性。
三、超导材料的应用前景超导材料的应用前景非常广泛。
在这里，我们将简要介绍一下超导材料在各个领域中的应用前景。
1. 能源领域超导电缆可以将电流传输效率提高到99.9%。
因此，超导电缆被认为是未来电力输送系统的理想选择。
超导电缆可以将电力输送距离延长到几百甚至几千千米。
2. 医疗领域MRI技术是一项重要的医学检测技术。
这种技术需要用到超导材料。
超导材料的磁场特性可以用于产生和捕获MRI图像。
超导材料的发展将可以大大提高MRI的效率和精度。
低温超导材料及其应用技术介绍
低温超导材料及其应用技术介绍低温超导材料是近年来材料科学领域的一项重要研究方向，它具有极高的电导率和零电阻的特性，在能源、通信、医学等多个领域都有广泛的应用前景。
本文将介绍低温超导材料的基本概念，常见的低温超导材料种类以及它们在不同领域中的应用技术。
首先，低温超导材料是指在低温下（通常指0℃以下）具有超导性质的物质。
超导性是一种特殊的电性现象，通过降低材料的温度可使电阻消失，电流在其中畅通无阻，使得材料具有超高的电导率。
这种现象在一些金属、合金和化合物中被观测到，并且为科学家们所广泛研究和应用。
常见的低温超导材料包括铜氧化物、铁基超导体和镧系铜氧化合物等。
其中，铜氧化物是最早被发现的高温超导材料，具有较高的超导转变温度（临界温度），可达到-140℃以上。
铁基超导体是近年来新兴的超导材料，其临界温度可达到-50℃，具有较好的超导性能。
镧系铜氧化合物则是目前已知的最高临界温度（约-135℃）超导材料，对于实现室温超导提供了新的方向。
此外，还有一些其他类别的低温超导材料，如铅、汞等，但它们的临界温度较低，不适用于实际应用。
低温超导材料的应用技术主要包括超导电感、超导磁体和超导电缆等。
超导电感是一种利用超导材料的零电阻特性制造的电子元件，其在电子电路和通信系统中有重要的应用。
由于超导电感能够提供超高的电流稳定性，可以用于制造高性能的射频滤波器、微波增益器以及磁共振成像系统等。
超导磁体是一种利用超导材料制造的强磁场设备，广泛应用于核磁共振成像、粒子加速器、磁悬浮列车等领域。
由于超导磁体具有高能效和高磁场强度的特点，能够在医学、科研和工业生产中发挥重要作用。
超导电缆则是利用低温超导材料的低电阻特性制造的电力输电线路，其可以有效减少电能损耗和输电损耗，提高能源利用效率。
除了上述应用技术，低温超导材料还在其他领域展现出了潜力。
在能源领域，低温超导材料的零电阻特性可以用于制造高效率的输电线路和超导发电机，提高电力输送和转换效率。
低温超导原材料
低温超导原材料摘要：一、低温超导简介二、低温超导原材料的种类1.金属合金2.陶瓷材料3.聚合物材料4.纳米材料三、低温超导应用领域四、我国在低温超导原材料研究的发展五、低温超导技术的未来前景正文：低温超导技术是指在低温环境下（通常是液氮温度以下）表现出超导性质的材料技术。
自从20世纪以来，低温超导技术在科学研究、电子器件、能源传输等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍低温超导原材料的种类、应用领域以及我国在低温超导研究方面的发展。
一、低温超导简介低温超导技术是一种新型材料技术，它利用某些材料在低温下电阻为零的特性，实现高性能的电子器件和高效能源传输。
低温超导材料的研究与发展受到了全球科技界的关注，被认为是未来科技革命的关键技术之一。
二、低温超导原材料的种类1.金属合金：金属合金是低温超导材料中研究较早、应用较广泛的一类材料。
其中，NbTi（铌钛）合金和Nb3Sn（铌锡）合金是两类具有代表性的低温超导金属材料，具有较高的临界电流和良好的超导性能。
2.陶瓷材料：陶瓷材料在低温超导领域也受到了广泛关注。
YBa2Cu3O7（钇钡铜氧化物）是第一个被发现的高温超导陶瓷材料，随后又发现了许多具有良好超导性能的陶瓷材料，如Bi2Sr2CaCu2O8（铋锶钙铜氧化物）等。
3.聚合物材料：聚合物材料是近年来在低温超导领域崭露头角的一类材料。
一些聚合物在低温下具有较低的电阻，如聚乙烯、聚丙烯等，可应用于超导电缆、超导传感器等领域。
4.纳米材料：纳米材料由于其独特的微观结构，在低温超导领域具有很高的研究价值。
纳米线、纳米带等纳米结构材料在低温下表现出优异的超导性能，为低温超导技术的发展提供了新的可能。
三、低温超导应用领域低温超导技术在许多领域具有广泛的应用前景，如高性能磁浮列车、磁共振成像（MRI）、大型粒子加速器、高能物理实验、新能源发电等。
此外，低温超导技术在微波通信、量子计算、高性能传感器等领域也具有重要的应用价值。
超导材料的特征、发展及其应用
超导材料的特性、发展及其应用1.超导材料简介1.1 超导材料的三个基本参量超导材料是指在一定的低温条件下会呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料，其材料具有三个基本临界参量，分别是：1> 临界温度T c：破坏超导所需的最低温度。
T c是物质常数，同一种材料在相同条件下有确定的值。
T c值因材料而异，已测得超导材料T c值最低的是钨，为0.012K。
当温度在T c 以上时，超导材料具有有限的电阻值，我们称其处于正常态；当温度在T c以下时，超导体进入零电阻状态，即超导态。
2> 临界电流I c和临界电流密度J c：临界电流即破坏超导所需的最小电流，I c一般随温度和外磁场的增加而减少。
单位截面积上所承载的I c称为临界电流密度，用J c来表示。
3> 临界磁场H c：即破坏超导状态所需的最小磁场。
图1-1 位于球内的部分为超导状态超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。
以T c为例，从1911年荷兰物理学家昂纳斯发现超导电性(Hg，T c=4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的T c才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。
1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将T c提高到35K；之后仅一年时间，新材料的T c已提高到了100K左右。
如今，超导材料的T c最高已超过了150K[1]。
1.2 超导体的分类第Ⅰ类超导体：第I类超导体主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、镓、镉、锡、铟等，该类超导体的溶点较低、质地较软，亦被称作“软超导体”。
其特征是由正常态过渡到超导态时没有中间态，并且具有完全抗磁性。
第I类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低，因而没有很好的实用价值[2]。
第Ⅱ类超导体：除金属元素钒、锝和铌外，第II类超导体主要包括金属化合物及其合金。
超导材料的应用及其原理
超导材料的应用及其原理引言超导材料是一种在低温下能够表现出无电阻和完全远离外磁场的特性的材料。
自从超导现象的发现以来，超导材料一直受到科学界的广泛关注。
本文将介绍超导材料的应用以及其原理。
超导材料的应用超导材料由于其独特的性质和应用潜力，在许多领域都有广泛的应用。
以下是超导材料的一些主要应用领域：1.磁共振成像 (MRI)：超导材料在MRI设备中被广泛应用。
超导磁体可以产生非常强大且稳定的磁场，用于获取人体的内部结构图像。
这项技术在医疗领域有着广泛的应用，帮助医生进行诊断和手术指导。
2.磁悬浮交通：超导磁悬浮技术利用超导磁体产生的强大磁场，实现列车的悬浮运行。
相比传统的轮轨方式，磁悬浮列车具有更小的摩擦阻力和更高的运行速度，成为未来城市交通的重要发展方向。
3.能源传输：超导材料在电力传输领域具有巨大的潜力。
超导电缆可以实现高效的电能输送，减少电能损耗。
这将对提高电力系统的效率和可靠性有着重大意义。
4.科学研究：超导材料在科学研究中也起着重要的作用。
超导材料的性能使其成为研究低温物理和量子力学的重要工具。
研究人员可以利用超导材料进行精密测量和实验，探索新的物理现象和理论。
超导材料的原理超导材料的基本原理可以简单描述如下：1.零电阻：超导材料在超导态时的特性之一就是零电阻。
在超导态下，电流可以在超导材料中自由流动而不受电阻的限制。
这是由于超导材料中形成的库珀对和晶格振动之间存在一种能隙，电子只能以能隙的整数倍跃迁，从而导致电阻为零。
2.进入超导态：超导材料进入超导态需要低温条件。
一般而言，超导材料的临界温度通常较低。
但是近年来，科学家们不断发现新的高温超导材料，其临界温度可以达到更高的数十开尔文，在实际应用中更具潜力。
3.磁场排斥效应：超导材料在超导态时会表现出磁场排斥的特性，即磁场被完全排斥在材料中。
这是由于超导材料中的电流对外磁场产生反向的磁场，从而抵消外磁场的作用。
这使得超导材料成为制造强大磁体和磁悬浮设备的理想选材。
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低温超导材料的发展和应用
超导隧道效应
约瑟夫森预言
1962年，剑桥大学博士后
在极薄绝缘层（厚度约为1nm）隔开的两个超导体断面处，电流可以穿 过绝缘层。 只要电流不超过某一临界值，则电流穿过绝缘层时将不产生电压，该电 流是没有电阻的，称为超导隧道电流。 超导隧道电流与库柏电子对相关，且电子对穿越势垒后仍保持为配对形 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。
低温超导材料的发展和应用
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低温超导材料简介
低温超导材料基础理论 低温超导材料发展历程 低温超导材料应用
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低温超导材料的发展和应用
超导零电阻现象的发现
1911年荷兰的卡茂林·昂尼斯教授用液氦将水银冷凝成固态导 线（-40℃），并将温度降低到－269℃左右时，水银导线的 电阻突然完全消失，首次发现了超导体的零电阻现象。
日本开发的磁悬浮列车MAGLEV 于 1997年12月在山梨县的试验线上创造 出每小时550公里的世界最高纪录。
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低温超导材料的发展和应用
受控热核聚变－人造太阳
核聚变反应时，内部温 度高达100~200M℃，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，使受控核聚 变能源成为入类取之不尽的 新能源。
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低温超导材料的发展和应用
BCS Theory (1957)解释了超导电性现象的本质 Bardeen, Cooper, Schrieffer分享了1972年Nobel物理学奖
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低温超导材料的发展和应用
BCS理论：
在超导临界温度以下时，通过晶格振动（声子）为媒介的间接 作用使电子之间产生某种吸引力，克服库伦排斥从而导致自由 电子将不再无序地“单独行动”，并形成“电子对”
-135oC = 138 K
Nitrogen liquifies Helium liquifies
77 K
பைடு நூலகம்
4K
0 K: All motion ceases
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低温超导材料的发展和应用
1911年，Hg，Tc＝4.2K 1911-20年代，24种纯金属， (Nb，Tc＝9.13K) 1952, 硅化钒，Tc=17K 1957年，BCS理论 1960，第II类超导体铌锡合 金 1973年，Nb3Ge，Tc＝ 23.2K 1987年，Y-Ba-Cu-O， Tc>90K，超过液氮温度77K 1993年，Hg-Ba-Ca-Cu-O， Tc=135K（高压下164K)
T2 H c H c0 1 2 T c (T Tc )
Hc0为绝对零度时的临界磁场；
0
Tc
T
8
低温超导材料的发展和应用
超导临界电流Jc
破坏超导态所需的最小电流密度; J=I/A,单位A/m2 超导临界电流与临界温度的关系：
J c J c0 1 T
我国研制的“托卡马克”装置（ 等离子体温度高达5000万度） ，能够提供清洁无限的能源。
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低温超导材料的发展和应用
超导量子干涉仪（SQUID)
作为灵敏度极高的磁传感器,超导量子干涉仪(即SQUID)在 生物磁测量,大地测量,无损探伤等方面获得了广泛的应用.
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低温超导材料的发展和应用
超导电磁炮
2
2 / Tc
低温超导材料的发展和应用
第I类超导体只有一个临界磁场 Hc； 当H<Hc时，超导态； 当H>Hc时，正常态。
常温下具有良好导电性的纯金属，如铝、锌、锡等; 熔点较低、质地较软，亦被称作“软超导体”； 。 临界电流密度和临界磁场较低，没有很好的实用价值
低温超导材料的发展和应用
第II类超导体有两个临界磁场 当H<Hc1时，零电阻且完全禁止 磁场线进入迈斯纳态。 当 Hc1 < H< Hc2时，混合态。零 电阻，磁场线部份穿过。
超导磁悬浮列车是运用超导体的完全抗磁性，使列车完全脱 离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车。
(a)常导磁吸型；
(b)超导磁斥型
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低温超导材料的发展和应用
上海常导磁吸型，悬浮气 隙较小，一般为10mm
上海磁悬浮列车时速430公里, 从浦东龙阳路站到浦东国际 机场，三十多公里只需6分钟。
日本超导磁斥型，悬浮气 隙较大，一般为100mm
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低温超导材料的发展和应用
同位素效应的发现
麦克斯韦、雷诺和席林等于1950年各自独立测量了汞同位素 的临界温度，结果发现超导体的临界温度和同位素的质量有 关： a
M Tc 常数
其中M是同位素质量，a=0.50±0.03. 实验表明，电子向超导电子转变的过程不受晶格振动影响， 从实验上启发了人们电子-声子相互作用可能是超导电性的根 源。同位素效应支持了弗列里希基于电子-声子相互作用的超 导电性理论，为解决超导电性的微观图像提供了有益的线索 。
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超导材料的发展及其临界温度
低温超导材料的发展和应用
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低温超导材料简介
低温超导材料基础理论 低温超导材料发展历程 低温超导材料应用
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低温超导材料的发展和应用
零电阻效应
完全抗磁性 超导隧道效应
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低温超导材料的发展和应用
超导电力传输(零电阻的应用）
超导输电电缆： 将超导电缆放于液氦冷却介质管道内，保证整条输电线路 在超导状态下运行。 超导电力传输的优点： 超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍,电能消耗仅为所 输送电能的万分之几。 传统输电需要高压，因而有升压，降压设备。用超导线就不需 要升压降压设备。 重量轻、体积小，输 送大功率的超导传输线可铺设在地下管 道内，从而省去了许多传输线的架设铁塔。
的磁场和外磁场抵消，使超导体内部磁场为零。
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零电阻现象是超导现象的必要条件,但是电阻
为零叫理想导体≠超导体。
零电阻现象和完全抗磁性是超导体两个最基本，
而且互相独立的属性。
只有同时具有零电阻和完全抗磁性才能称为超
导体。
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基佐姆实验
中间临界温度 Tc(mid)
超导材料的临界温度
超导体从常导态转 变为超导态的温度 ；即电阻突然变为 零时的温度。 由于组织结构不同 ，超导临界温度不 是一个特定的数值 ，而是跨越一个温 度区域；因此实际 超导材料的临界温 度用四个参数表征 。
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超导临界磁场强度Hc
对于超导体，当外加磁场足够强时，会破坏其超导性； 破坏超导态所需的最小的磁场强度称为超导临界磁场强度。 Hc 临界磁场强度为温度的函数， Hc0 表达式为：
温度对超导电性的影响： 温度愈低，结成的电子对愈多，电子对的结合愈牢固，超导电性越显著。 温度越高，电子对因受热运动的影响而遭到破坏，就失去了超导性。
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100oC = 373 K
0oC = 273 K
Current High Temperature Superconductors
注意区分：
电流强度I－单位时间通过某截面电荷的量；
电流密度J－单位面积上通过的电流强度；
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超导临界参数之间的关系
三个性能指标，相互制约； 一般来说，指标越高越好。
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超导临界温度Tc
起始转变温度Tc(onset) 转变温度宽度ΔTc 零电阻温度Tc(R=0)
低温超导材料（low temperature superconducting material）
具有低临界转变温度（Tc<30K），在液氦温度条件下工作的超 导材料。分为金属、合金和化合物。 具有实用价值的低温超导金属是Nb( 铌 )，Tc 为9.3K已制成薄 膜材料用于弱电领域。 合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相 固溶体，Tc 在 9K 以上。 化合物低温超导材料有NbN (Tc=16K)、Nb3Sn ( Tc=18.1K) 和 V3Ga（Tc=16.8K）。NbN多以薄膜形式使用 ，由于其稳定性 好 ，已制成实用的弱电元器件
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低温超导材料简介
低温超导材料基础理论 低温超导材料发展历程 低温超导材料应用
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超导体的临界条件
温度T<临界温度Tc 磁场强度H<临界磁场强度Hc 在温度低于 Tc ，外加磁场强度 H>Hc的磁场作用于超导体 时，磁力线将穿入超导体，超导态被破坏而转入正常态。 电流密度J<临界电流密度Jc 同时,电流密度产生的磁场与外加磁场的矢量和应小于临 界磁场强度Hc。
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2004年4月19日在昆明普吉变电站投入运行，7月10日正式并网，是我国 第一组、世界上第三组并网试运行的超导电缆。
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超导发电机（强磁场的应用）
在超导体截面较小的线圈通以大电流，形成强磁场， 这就是超导磁体。
超导发电机的优点：
磁场强度大：磁场强度达20万高斯，常规磁体最高10万高斯。 耗电少：不产生热量，除维持低温外不消耗电能，通入一次电 流就可以一劳永逸。 重量轻：5万高斯的常规电磁体重达20吨，而用超导磁体重量 还不到1千克。
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R S1 S3
电 源
Ls