高温超导材料的研究进展

,高温超导材料的研究进展,目录,研究背景高温超导材料的简介高温超导材料的制备超导材料的最新进展高温超导材料的应用和发展前景,研究背景,1911年，荷兰莱顿实验室的卡末林昂纳斯(KarnerlnghOnns)首次在42K时发现水银零电阻现象即超导现象。他于1913获得诺贝尔奖。,柏诺兹(Bednorz)和缪勒(Miiller)于1986年发现超导转变温度在3OK温区的高温铜氧化物超导体，为进一步发现在液氮温区值的高温超导体开辟了道路。他们于1987年获诺贝尔奖。,钇系YBCO(YBa2Cu3O7-x)和铋系BSCCO(Bi2Sr2Ca2Cu3Oy)材料的发现使高温超导材料走入实用化阶段。,超导材料的研究在当今与纳米科技相结合走入一个全新的时代。,我国在中长期科技规划中把高温超导材料列为重点发展的前沿课题（2006-2020）。,高温超导材料的简介,超导材料的基本物理特征：,零电阻现象,完全抗磁性（迈斯纳效应）,超导态并非仅取决于温度(临界电流和临界磁场),超导材料的分类：,常规超导体(如Nb-Ti合金),高温超导体(如YBa2Cu3O7-x),非晶超导材料,复合超导材料(如超导线带材料),重费米子超导体(如CeCu2Si2),有机超导材料(如富勒烯等修饰的化合物),超导材料,高温超导材料的简介,高温超导材料的简介,BCS超导理论:（美国科学家巴丁、库柏和施里弗提出）,2002年，诺贝尔奖得主Laughlin提出Gossamer超导理论。,德国马克斯普朗克协会和普林斯顿大学1999年4月宣布，通过中子散射实验，揭示了高温超导金属氧化物电子自旋对的特殊行为。,高温超导材料的结构特征:,高温超导材料的简介,钇钡铜氧化物（YBa2Cu3O7-x)超导体,高温超导材料的例子,1987年朱经武、吴茂昆、赵忠贤等发现，Tc90K,超导转变温度打破了液氦，解决了阻碍超导技术应用的瓶颈问题。,铋锶钙铜氧化物（Bi-Sr-Ca-Cu-O）超导体,Bi2Sr2Can-1CunO2n+4,n=12201相,n=22212相,n=32223相,n=42234相,Cu-O层,Bi2O2层,钙钛矿层,高温超导材料的例子,Tc100K;Tl-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了125K;Hg-Ba-Ca-Cu系，Tc达到了135K,高压下Tc达到了164K。,-MichaelVershinin,ShashankMisra,etal.Science,303,1995(2004).,高温超导材料的例子,-ElbioDagotto.Science,293,2410(2001).,铜氧化物和C60超导材料,Y系高温氧化物超导体的制备,高温超导材料的制备,高温超导材料的制备,Bi系高温氧化物超导带材的制备:,原材料(氧化物或碳酸物),混合,化学剂量比,煅烧,研磨,粉末充管,拉拔,Ag管,轧制,热处理,压制/轧制,热处理,重复,高温超导材料制备所面临的问题：,高温超导材料的制备,-RobertF.Serverce.Science,295,786(2002).,高温超导材料的制备,-I.Chong,Z.Hiroi,*M.Izumi,J.Shimoyama,etal.Science,276,770(1997).,Pb搀杂提高Bi2Sr2CaCu2O8+x的临界电流密度,-MaciekZgirski,Karri-PekkaRiikonen,etal.Nanoletters,5,6(2005),超导材料的最新进展,纳米尺度对超导电性的制约作用,超导材料的最新进展,YangGuo,Yan-FengZhang,Xin-YuBao,etal.Science,306,1915(2004).,量子尺寸效应对超导临界温度的调制作用,Atomiclayer,supercurrent,S.Kang,A.Goyal,J.Li,A.A.Gapud,etal.Science,311,1911(2006).,纳米材料和超导材料的结合,超导材料的最新进展,超导材料的最新进展,-RobertF.Serverce.Science,295,786(2002