超导陶瓷材料

1、超导体超导体 superconductivity 某些物质在一定温度条件下电阻降为零的性质称为某些物质在一定温度条件下电阻降为零的性质称为超导电性超导电性。 低于某一温度出现超导电性的物质称为低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体超导体。 从电阻不为零的正常态转变为超导态的温度称为从电阻不为零的正常态转变为超导态的温度称为超导临界温度超导临界温度T Tc c。 超导体的电阻率小于目前所能检测的最小电阻率超导体的电阻率小于目前所能检测的最小电阻率1010-26-26cmcm，可，可以认为电阻为零。以认为电阻为零。 特性一特性一：完全导电性，：完全导电性，超导体进入超导态时，其电阻率实际上超导体

2、进入超导态时，其电阻率实际上等于零。例如：等于零。例如：室温下将超导体放入磁场中，冷却到低温进入超导室温下将超导体放入磁场中，冷却到低温进入超导状态，去掉外加磁场后，线圈产生感生电流，由于没有电阻，此电状态，去掉外加磁场后，线圈产生感生电流，由于没有电阻，此电流将永不衰减。即超导体的流将永不衰减。即超导体的“持久电流持久电流”，见图，见图 特性二特性二：完全抗磁性，：完全抗磁性，不论开始时有无外磁场，只有不论开始时有无外磁场，只有T TTcTc，超，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外线全部排斥到

3、体外，这种现象称为迈斯纳效应。见图，这种现象称为迈斯纳效应。见图 特性三特性三：即使在低于临界温度以下，若进入超导体内的电流强：即使在低于临界温度以下，若进入超导体内的电流强度以及周围磁场的强度超过某一临界值时，超导状态被破坏，度以及周围磁场的强度超过某一临界值时，超导状态被破坏，而成为普通的常导状态，电流和磁场的这种临界值分别称为临而成为普通的常导状态，电流和磁场的这种临界值分别称为临界电流界电流Ic和临界磁场和临界磁场Hc临界。临界。 临界温度（Tc）、临界磁场（Hc）、临界电流Ic是约束超导现象的三大临界条件。当温度超过临界温度时，超导态就消失；同时，当超过临界电流或者临界磁场时，超导态

4、也会消失，三者具有明显的相关性。只有当上述三个条件均满足超导材料本身的临界值时，才能发生超导现象。1、金属超导体、金属超导体 目前发现具有超导电性的金属元素有目前发现具有超导电性的金属元素有30种，其中过渡族元素种，其中过渡族元素19种，如种，如Ti、V、Zr、Nb、Mo、W等，非过渡族元素有等，非过渡族元素有11种种如如Pb、Sn、 Al、 Ga等。等。超导金属超导金属临界温度临界温度Lead (Pb)Lead (Pb)7.196 K7.196 KLanthanum (La)Lanthanum (La)4.88 K4.88 KMercury (Hg)Mercury (Hg)4.15 K4.1

5、5 KTin (Sn)Tin (Sn)3.72 K3.72 KAluminum (Al)Aluminum (Al)1.175 K1.175 KMolybdenum (Mo)Molybdenum (Mo)0.915 K0.915 KZinc (Zn)Zinc (Zn)0.85 K0.85 KZirconium (Zr)Zirconium (Zr)0.61 K0.61 KCadmium (Cd)Cadmium (Cd)0.517 K0.517 KTitanium (Ti)Titanium (Ti)0.40 K0.40 KTungsten (W)Tungsten (W)0.0154 K0.0154

6、KPlatinum (Pt)*Platinum (Pt)*0.0019 K0.0019 KRhodium (Rh)Rhodium (Rh)0.000325 K0.000325 K 超导金属中，铅（超导金属中，铅（PbPb）的临界温度最高，达）的临界温度最高，达7.196K7.196K，（RhRh）的临界温度最低，为）的临界温度最低，为0.000325K0.000325K。 超导合金很多，临界温度有所提高，如超导合金很多，临界温度有所提高，如NbTiNbTi二元合金，二元合金，其临界温度为其临界温度为8 810K10K；NbTiZrNbTiZr三元合金，其临界温度为三元合金，其临界温度为10K1

7、0K。2、氧化物超导体、氧化物超导体氧化物超导材料氧化物超导材料超导氧化物超导氧化物成成 分分临界温度临界温度HgHg0.80.8TlTl0.20.2BaBa2 2CaCa2 2CuCu3 3O O8.338.33138 K (record-holder)HgBaHgBa2 2CaCa2 2CuCu3 3O O8 8133-135 K133-135 KHgBaCuHgBaCu系系HgBaHgBa2 2CuOCuO4 4+ + 94-98 K94-98 KTlTl2 2BaBa2 2CaCa2 2CuCu3 3O O1010127-128 K127-128 KTlTl0.50.5PbPb0.50

8、.5SrSr2 2CaCa2 2CuCu3 3O O9 9118-120 K118-120 KTlBaCaCuTlBaCaCu系系TlTl2 2BaBa2 2CuOCuO6 695 K95 KBiBi1.61.6PbPb0.60.6SrSr2 2CaCa2 2SbSb0.10.1CuCu3 3O Oy y115 K115 K BiBi2 2SrSr2 2CaCa2 2CuCu3 3O O1010*110 K110 KBiSrCaCuBiSrCaCu系系BiBi2 2SrSr2 2CaCa0.80.8Y Y0.20.2CuCu2 2O O8 895-96K95-96KTmBaTmBa2 2CuC

9、u3 3O O7 790-101 K90-101 KYBaYBa2 2CuCu3 3O O7 793 K93 KY YB BaCuaCu系系YbBaYbBa1.61.6SrSr0.40.4CuCu4 4O O8 878 K78 KLaLa2 2BaBa2 2CaCuCaCu5 5O O9+9+79 K79 K(La,Sr,Ca)(La,Sr,Ca)3 3CuCu2 2O O6 658 K58 KLaLa2 2CaCuCaCu2 2O O6+6+45 K45 K(La(La1.851.85SrSr0.150.15)CuO)CuO4 440 K40 K(La,Ba)(La,Ba)2 2CuOCuO

10、4 435-38 K35-38 KLaBaCuLaBaCu系系(La(La1.851.85BaBa.15.15)CuO)CuO4 430 K(30 K(FirstFirst高温超导陶瓷，高温超导陶瓷，1986)1986) 1986 1986年，年，BednorzBednorz和和MullerMuller发现了具有较宽转变温度范围的超导体，发现了具有较宽转变温度范围的超导体，属于属于LaBaCuLaBaCu系，进入超导态的开始温度为系，进入超导态的开始温度为30K30K，因为该项工作而获得了诺，因为该项工作而获得了诺贝尔奖。贝尔奖。 1987 1987年年2 2月我国科学家赵忠贤等人获得临界温度

11、在月我国科学家赵忠贤等人获得临界温度在93K93K的的YBaCuYBaCu系超系超导体，化学计量式为导体，化学计量式为YBaYBa2 2CuCu3 3O O7 7，即所谓的，即所谓的123123材料，通常材料都有氧空材料，通常材料都有氧空位，因此写成位，因此写成YBaYBa2 2CuCu3 3O O7-x7-x。 从结构上看，具有以下特征：从结构上看，具有以下特征： （1 1）钙钛矿式的层状结构；）钙钛矿式的层状结构； （2 2）同时存在）同时存在CuCu2+2+和和CuCu3+3+； （3 3）存在氧空位。）存在氧空位。 超导的应用，基本上可以分为强电强磁和弱电弱磁两大类。（1）超导强电强磁应用 主要基于超导体的零电阻特性和完全抗磁性以及非理想第二类超导体所特有的高临界电流密度和高临界磁场。 主要应用在电力方面如超导电缆，超导磁体如超导磁悬浮列车，巨大环形超导磁体、超导磁分离等。4、超导材料的应用、超导材料的应用（2）超导弱电弱磁的应用 基于Josephson效应为基础，建立极灵敏的电子测量装置为目标的超导电子学，发展了低温电子学。如超导量子干涉器件是一种高灵敏度的测量装置，主要功能是测量磁场。它可以在电工仪表、医学、生物、资源开发、环境保护、固体材料、地球物理等领域应用。4、超导材料的应用、超导材料的