超导材料的应用与前景展望

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1、超导材料的应用与前景展望摘　要：超导是超导电性的简称，是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。自从超导发现至今，超导的研究和超导材料的研制已迅速发展，超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚，其具有优越的物理性质和优越的性能，目前已被广泛的接受和认同，超导材料也得到了广泛的应用，特别是高温超导材料的广泛应用将会给社会带来的巨大变革。关键字：超导材料；临界参量；超导应用ApplicationandProspectofsuperconductingmaterialsAbstract:Superconductingsuperconductiv

2、ityforshort,referstosomeobjectwhenthetemperaturedropstoacertaintemperature,resistancesuddenlyapproacheszerophenomenon.Withthecharacteristicsofthematerialcalledsuperconductingmaterials.Sincethesuperconductingfoundsofar,theresearchanddevelopmentofsuperconductingsuperconductingmaterialshasdeveloped

3、rapidly,thematerialstructureandpropertiesofsuperconductingmaterialshasbeenstudiedclearly,whichhasphysicalpropertiessuperiorandsuperiorperformance,hasbeenwidelyacceptedandrecognized,superconductingmaterialshavebeenwidelyused,especiallythegreatchangewidelyusedhightemperaturesuperconductingmaterial

4、swillbringtothesociety.Keywords:Superconductor;Criticalparameter;Superconductingapplication1引言1911年荷兰物理学家翁奈在研究水银低温电阻时首先发现了超导现象。后来许多科学家又陆续发现了一些金属、合金和化合物在低温时电阻也变为零，即具有超导现象。超导现象是20世纪的重大探索发现之一。物质在超低温下，失去电阻的性质称为超导电性；相应的具有这种性质的物质就称这超导体。超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。有专家预言，超导体的应用将导致一场新技术革命，尤其是高温超导

5、材料的发现，是最近几十年来物理学及材料科学领域中的重大突破之一，已引起全世界广泛关注，各国众多科学工作者参与超导的研究与发展工作，人们将会很快感受到它给社会带来的巨大变革。目前，超导材料已被应用于很多领域，本文拟就超导材料的性质、临界参量、分类、应用及前景展望等几个方面展开论述，以帮助人们更好的认识超导材料。2超导的性质图1电阻率与温度的关系1-纯金属晶体2-含杂质和缺陷的金属晶体3-超导体2.1零电阻性超导材料处于超导态时电阻将变为为零，这样就可以无损耗地传输电能；也就是说如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去，这种“持续电流”已多次在实验中观察到。超导体的

6、零电阻现象与常导体零电阻在实质上是截然不同的。常导体的零电阻是指在理想的金属晶体中，由于电子运动畅通无阻，因此没有电阻；而超导体零电阻是指当温度降至某一数值Tc（临界温度）或以下时，其电阻突然变为零。如右图1所示，为常导体与超导体电阻率和温度关系的对比[1]。T>TcT

7、斥出去；或者先把超导体冷却至Tc以下，再通以磁场，这时磁通线也被排斥出动；如图2所示为磁感线穿过不同温度下锡单晶球超导体的对比[1]。2.3约瑟夫森效应两个超导材料之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为2ev/h，其中h为普朗克常数，e为电子电