超导材料的发展应用

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1、超导材料的发展应用（1）超导研究的发展于中国对高温超导材料研究的贡献　　1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯用液氦冷却水银（汞）时意外地发现，，当温度降到绝对温度4.2度时（-268.98°C，绝对温度零度相当于零下273摄氏度)）时发现水银的电阻突然完全消失。这种现象称为超导电性。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，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为

2、“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。　　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兴强度为零，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”。后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡

3、盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。后来还发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将超导体中排出，即出现所谓抗磁性。因此，零电阻和抗磁性就成为超导体的两个重要特性。能使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度；依照磁化强度与外加磁场的不同，又可把超导体分为第Ⅰ类和第Ⅱ类超导体。超导转变温度用绝对温标（以k表示）计。绝对温度０k相当于摄氏零下273度

4、。传统的超导电现象只能在液氦温区(-269℃)才能出现，而氦是一种稀有气体，因而大大限制了超导的应用。1986年夏，当时在瑞士工作的物理学家缪勒和贝德诺兹发现，一类特殊的铜氧化物超导转变温度高达近40度绝对温度。　　1987年初，在美国工作的华裔科学家吴茂昆、朱经武等发现了超导转变温度高达90度绝对温度的超导体，几天后，中国科学院物理研究所赵忠贤、陈立泉等以及日本的科学家也分别独立地发现了超导转变温度为100度绝对温度以上的超导体。超导体不能在液氮温区(绝对温度78度)工作的禁区终于被打破了。氮在空气中有的是，而空气的液化是一

5、种广泛应用的技术。　　在陶瓷“高温”超导材料发现以前，所研究的超导材料几乎都是金属合金，如铌合金（超导临界温度为１５k）,复性和稳定性得到确认，1987年，《人民日报》发表新闻，第一次在世界上公布了钡、钇、铜、氧体系。这一消息加速了世界范围内的高温超导研究。可以说，从一开始，我国高温超导材料的研究就居世界前列。　　经过４年多的发展，我国在高温超导电性的研究和应用开发的一些主要方面，仍居世界先进水平。这主要表现在：在提高体材料的载流能力和制备高质量的超导薄膜上，我国目前仍属世界最好水平；在量子干涉器的制作以及将这种器件应用到地磁

6、测量上，我国也属于世界最好水平；在高温超导粉料的制备，高温超导体材、线材的制备，以及发展金属有机化学气相沉积和发展厚膜技术方面，我国也属于世界上较好水平。此外，在确定高温超导材料的晶体结构、系统探索铋系、铊系材料及证实高温超导体中各种基本的超导现象等方面，我国也有较高水平的研究工作。　　八十年代中，我国科学界在液氮温区超导材料的发现上做出了国际公认的贡献，为适应超导技术发展的潮流，国家科委决定成立国家超导技术专家委员会和国家超导技术联合研究开发中心，统一协调和管理全国３０多个有关单位超导研究和开发工作。近九年来，在液氮温区超导

7、电性的研究开发，包括新材料探索、材料物理化学性质的研究、实用成材技术的研究、薄膜技术、器件物理和技术、以及高温超导电性的基础研究等方面都进行了比较深入系统的工作，在主要方面仍处于国际先进水平。其中铋系带材和磁体、钇系块材、铊系材料、高温氧化物超导薄膜、高温超导量子干涉器件、超导微波元件及制冷技术等项目是一批具有国际先进水平的研究成果，代表了我国超导技术的水平和发展现状。本项目共获已鉴定成果79项，其中国际领先6项，国际先进24项，以应用25项，形成商品2项，获奖成果42项，国家自然科学奖一等奖一项，三等奖2项，国家科技进步奖二

8、等奖2项，三等奖一项。发表论文共3028篇，其中国外发表1335篇，国内一级刊物上发表1006篇。获国内外专利37项。1991年，北京大学化学系、物理系在成功地合成C60以后，又和中科院物理所合作，于7月份先后研制成功新型超导体掺钾碳—60和掺铷碳—60，经超导国家重点实验室