固体理论超导ppt课件.ppt

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1、第七章超导和超流朱俊微电子与固体电子学院Superconductorandsuperfluidity—macro-quantumeffects超导现象超导体的基本电磁学性质约瑟夫森效应氧化物超导体和高温超导超流现象主要内容：“SuperconductivityisperhapsthemostremarkablephysicalpropertyintheUniverse”一、超导现象1908年，荷兰物理学家昂尼斯首次成功地把称为“永久气体”的氮液化，因而获得4.2K的低温源，为超导准备了条件，三年后即1911年，在测试纯金属电阻率的低温特性时

2、，他又发现，汞的直流电阻在4.2K时突然消失，多次精密测量表明，汞柱两端压强降为零，他认为这时汞进入了一种以零阻值为特征的新物态，并称为“超导态”。昂尼斯在1911年12月28日宣布了这一发现。但此时他还没有看出这一现象的普遍意义，仅仅当成是有关水银的特殊现象。具有超导电性的物质称为超导体，超导体的电阻突然消失的温度为临界温度，Tc。DiscoveredbyKamerlinghOnnesin1911duringfirstlowtemperaturemeasurementstoliquefyheliumWhilstmeasuringthere

3、sistivityof“pure”Hghenoticedthattheelectricalresistancedroppedtozeroat4.2KIn1912hefoundthattheresistivestateisrestoredinamagneticfieldorathightransportcurrents1913氧化物超导材料1986年8月，IBM的苏黎士研究室的米勒教授和贝德诺兹教授发现了一种铜氧化合物，它们在35K的温度下电阻接近于0，一下子把超导温度提高了12度；1986年12月，米勒教授和贝德诺兹教授发现了一种新型的陶瓷

4、超导体(此前超导体都是金属)，这种超导体把超导性的临界温度又提高到了38K；1987年初，美籍华人科学家朱经武教授和他的学生吴茂琨发现了另外一种材料；钇－钡－铜－氧化物，使超导记录提高到了93K。在这个温度区上，超导体可以用廉价而丰富的液氮来冷却，Superconductivityinalloysandoxides1910193019501970199020406080100120140160Superconductingtransitiontemperature(K)HgPbNbNbCNbNV3SiNb3SnNb3Ge(LaBa)CuOY

5、Ba2Cu3O7BiCaSrCuOTlBaCaCuOHgBa2Ca2Cu3O9HgBa2Ca2Cu3O9(underpressure)LiquidNitrogentemperature(77K)1998年7月，北京有色研总院与其他单位共同研制成功中国第一根一米长一千安培铋系高温超导直流输电模型电缆。这项成果被两院院士列为当年中国十大科技进展。此次研制成功的高温超导带材长一百一十六米，宽三点六毫米，厚为零点二八毫米，以螺旋管方式缠绕，用四引线法全长度测量，77Ｋ液氮温度（零下一百六十九摄氏度）自场下临界电流达十二点七安培，各项技术指标均达到国

6、内领先水平。德国Augsburg大学的科研人员近日宣布，其经过研究发明了一种新型的超导电材料，该超导电体具有强大的电力传输能力，如果其得以广泛应用的话，将大大降低电力输送线路的生产成本。这次他们研制的超导电材料，其实是利用现有的超导电材料制成，其工作性能良好，并且对生产工艺要求不高。超导技术的应用十分广泛，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、生物工程、医疗、军事等领域，这种新技术军民兼用，可研制出“双重”产品，将获得极大的社会效益和军事效益.超导体的应用①在电力工程方面的应用超导输电在原则上可以做到没有焦耳热的损耗，因而可节省大量

7、能源；用超导线圈储存能量在军事上有重大应用，超导线圈用于发电机和电动机可以大大提高工作效率、降低损耗，从而导致电工领域的重大变革.下个世纪初高温超导材料在电力方面的应用将获得突破性的进展，在输电电缆、限流器、变压器等电力设备上都将有超导应用的身影。液氮高温超导材料以其相对比较高的温度要求，能够更容易实现，对电力应用来说，其推动较为明显。若把超导磁体运用到发电机、电动机上就可以较好地解决人类与日俱增的用电需求。目前发电机单机功率可达100万kW/H，到21世纪初需要增加到更大。发电机的输出容量与磁感应强度、电枢电流密度的乘积成正比。用超导磁体

8、代替电磁铁，磁感应强度和电流密度可分别提高许多倍。因此，在下一个世纪的电机中，电磁铁将逐步被超导磁体取代。动用超导体产生的强磁场可以研制成磁悬浮列车，车辆不受地面阻力的影响，可高