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1、高温超导材料进展及制备摘要：超导材料指的是在超低温下失去电阻的材料。它的这种性质就是超导电性。具有超导电性的物质称为超导体。低温超导材料发展于上个世纪80年代中期之前，高温超导材料出现在其之后。高温超导材料的发展为超导技术的应用展现前景。关键字：超导材料应用进展新世纪以来，材料科学技术的发展重点将向具有功能化、复合化、智能化、微型化及与环境协调的方向发展。最活跃的材料领域是功能高分子材料、纳米材料、超导材料、生物材料、微晶和非晶体材料、节能材料等。新材料是最近发展或正在发展中的具有比传统材料更为优异性能
2、的材料。传统材料已有了几十万种，而新材料的品种正以每年大约5％的速度增长。世界上800多万种人工合成的化合物，而且还在以每年25万种左右的速度递增，相当一部分可能发展成为新材料。在国际上超导材料具有巨大的市场空间，我国政府和相关行业也将目光投向这一高科技含量的领域，在我国2006~2020年中长期科技发展规划中，高温超导技术被列为前沿技术被列为新材料技术的发展防西哪个之一。20世纪中叶以来研制成功了超导体，人们普遍认识到，这将引起整个电力工业与电工制造业的重大革命性变化，因为，在任何电工装备中，将铜、铝
3、导线换成电阻为零的超导线都可能带来重大的效益与优越性，从而激发起发展超导电力技术的积极性。超导材料的发展是电力应用的基础，超导材料经历了低温超导、工频超导与高温超导三个阶段的发展。自1987年发现液氮温区超导体以来,高温超导又取得了巨大的进展,特别是近两年来的研究工作逐渐向深度和广度展开,具体来说这种研究可以分为3个方面:(1)新的更高温度超导体系的探索,这包括进一步提高T。值和合成新的结构、新的类型的超导材料(2)材料的应用基础研究,主要是指超导块材、线材带材、膜材料的制备和改进,包括SQUID、Jo
4、sephson结和微波无源器件;(3)对高温超导现象的解释和机理的研究。一、超导体的特性超导材料指的是在超低温下失去电阻的材料。它的这种性质就是超导电性。具有超导电性的物质称为超导体。研究表明，Nb、Tc、Pb、La、V、Ta等十多种金属在足够低的温度下，均具有这种现象。材料转变为超导体的温度称为超导临界温度（Tc）。超导材料的极低Tc值是影响它的应用的较大障碍。首先是当它达到临界温度时电阻为零。它在正常工作情况下的电流很不容易衰减。有一科学家在超导体中激发了几百安培的电流,在持续两年半的时间内没有发现
5、可观察到的电流变化。其次是超导体具有完全抗磁性。超导体处于超导状态时,其内部的磁通密度为零,而且与到达超导体的路径无关。超导体的完全抗磁性与理想导电性两者既相互独立又有紧密联系。以某种意义上讲,完全抗磁性比理想导电性更为基本。总的来看还没有一种成熟的、被公认的理论。机理方面的困难主要是氧化物超导体的复杂性,有很多基础方面的问题都还未能解决好,比如缺陷类型、调制波矢的出现和消失,磁通钉扎的机理,特别是高质量的单晶样品很难得到,大大限制了对其物性的研究,来自于不同实验室的数据的离散性和难重复性也给机理研究增
6、加了不少困难.二、超导体的发展超导材料的应用超导体的应用最主要的是做电磁铁的超导线圈以产生强磁场。和传统的相比,具有体积小、设备简单、省电等优点。超导体也在高能加速器、受控热核反应实验中得到广泛的应用。在医学上超导电磁铁还用作“核磁共振波谱仪”的关键部件。利用核磁共振技术成像可早期诊断癌症,具有准确率高、无辐射伤害、诊断面广、使用方便等优点。在电力工业中,超导电机是最感兴趣的应用之一,它具有极限功率大、重量轻、体积小等优点,是作为大功率核能发电站和潜水艇的理想发电机?超导材料还可作为远距离输送电能的传输
7、线,由于其电阻为零,大减小了导线上的能量损失?更重要的是,由于具有重量轻、体积小、输送功率大的超导传输线可铺设在地下管道中,可省去传统的架设铁塔。另外用超导材料输电不需要升压,可传输直流电。所以设备简单、经济,可望有较大的发展前途。最后介绍一下超导磁悬浮的可能应用。在列车下部装上超导线圈,当它通有电流,列车启动后可悬浮在铁轨上。这样具有减小摩擦、提高速率的功能。超导体的应用可分为强电强磁应用和弱电弱磁应用2大类。强电方面的应用主要是利用超导体的零电阻特性和在强磁场中某些高临界磁场超导体材料仍能承载很高超
8、导电流的能力，如超导传输电缆、强磁体、发电机、变压器、过流限制器等。弱电应用则是利用Josephson效应建立极灵敏的电子测量装置。因此，不管是强电和还是弱电方面，高温超导材料都具有广阔的应用前景，下面分别介绍它在上述方面的应用。1.超导材料在强电方面的应用(1)超导传输电缆高温超导电缆在电力领域的应用是未来重要的发展方向之一。目前，世界上能源越来越紧张，而每年有大量的电能浪费在现有的铝线或铜线等常规电缆上。由于这些常规电缆具有电阻，所以在
