材料世界漫谈9培训讲学.ppt

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1、材料世界漫谈9从低温的获得到超导电性的发现超导电性是人类发展低温技术并不断地在新的温度范围里研究物质的物理性质的过程中发现的。19世纪末：低温技术获得了显著的进展。曾一向被视为“永久气体”的空气被液化了。1887年：氧气被首先液化，液化点也就是我们所说的长压下的沸点-183℃(绝对温度90K)；随后人们又液化了液化温度是-196℃(77K)的氮气。1898年：杜瓦(J.Dewar)第一次把氢气变成液体氢，液化温度为-253℃。杜瓦的工作照利用液体空气和液氢，当时人们可以在实验室中得到-259℃的低温。190

2、8年，荷兰莱登实验室在卡末林•昂尼斯(KamerlightOnnes)的指导下，经过长期努力，首次成功地把称为“永久气体”的氦液化，当时他们测定了一个大气压下氦气的液化点是4.25K，紧接着昂尼斯领导的实验室使用减压降温法，就是利用液氦的沸点随液氦的蒸汽压的下降而下降的性质，获得了4.25-1.15K的低温，这是当时所能达到的最低温度，为超导准备了条件。从低温的获得到超导电性的发现1911年：在测试纯金属电阻率的低温特性时，卡末林•昂尼斯发现，汞的直流电阻在4.2K时突然消失，多次精密测量表明，汞柱两端压降

3、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”。1911年12月28日：昂尼斯宣布了这一发现。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。超导电性的发现荷兰物理学家昂尼斯(KamerlightOnnes)卡末林·昂尼斯(KamerlightOnnes)低温物理学家。1853年9月21日生于荷兰的格罗宁根，1926年2月21日卒于荷兰的莱顿。因制成液氦和发现超导现象获得1913年诺贝尔物理学奖。1986年以前超导研究过程1911年：Onnes发现Hg在4.2K电阻

4、突然下降为零；1933年：Meissner(迈斯纳)效应的发现；1911-1932年间：研究元素的超导电性；Hg、Pb、Sn、In、Ta…1932-1953年：发现了许多具有超导电性的合金；如Pb-Bi，NbC，MoN，Mo-Re…….1953-1973年：发现了一系列A15型超导体和三元系超导体。如Tc17K的V3Si，Nb3Sn；特别是Nb3Ga，Nb3GeTc23.2K1973-1986年：超导临界温度的提高，停滞不前。Tc=23.2KNb3Ge(1973年发现)重Fermi子超导体非晶态超导体低

5、载流子密度超导体磁性超导体低维无机超导体超晶格超导体有机超导体非常规超导体研究得到了蓬勃发展1986年以前超导研究过程高温超导体研究的重大突破1986年，Müller和Bednorz发现高温超导体。1986.1La2-xBaxCuO435K1987.2YBa2Cu3O790K1988.1Bi-Sr-Ca-Cu-O80K,110K1988.3Tl-Ba-Ca-Cu-O130K1992Hg-Ba-Ca-Cu-O135K(几万个大气压165K)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

6、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；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98K。在这个温度区上，超导体可以用廉价而丰富的液氮来冷却。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。高温超导体的研究进展高温超导体的研究进展199l年：美国和日本的科学家又发现了球状碳分子Ｃ60在掺钾、铯、钕等元素后，也有超导性

7、科学家预料，球状碳分子Ｃ60掺杂金属后，有可能在室温下出现超导现象，那时超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和技术革命。1996年：日本电气公司制出长一千米的高温超导线材，电流密度达到6000A/cm2，这种线材已达到了实用化的水平。我国超导材料的研究进展1998年7月：我国研制成功中国第一根1米长1000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116米，宽3.6毫米，厚为0.28毫米，以螺旋管方式缠绕，用四引线法全长度测量，

8、77Ｋ液氮温度(零下169℃)自场下临界电流达12.7安培，各项技术指标均达到国内领先水平。中国的超导电性研究开始于20世纪50年代，1959年首次实现了氦的液化。探索高临界温度超导电性的研究则始于1976年。自从高温氧化物超导体被发现以来，在材料、机制以及应用三个方面的研究及开发工作都进展很快。用高临界温度超导体制备的SQUID器件及其它一些相关仪器已经走进市场。高温超导体的临界温度已达134K[在HgBa2C