磁学性能3.ppt

5.2氧敏感元件 PO2:Pt|PSZ-ZrO2|Pt:P(A)O2 在300-1600C范围使用，如钢水中氧气的监测。 E=(RT/4F) lnPO2/P(A)O2 5.3固体氧化物燃料电池SOFC SOFC工作原理 高效率，60-70%，低污染。人们预计在不久的将来，可与传统发电技术相竞争。 其反过程对于宇航技术的生命支持系统非常有用，能把人呼出的CO2还原为O2，为人类长期遨游太空提供了可能。 六、玻璃电导 纯玻璃电导较小，含少量碱金属离子使电导率大大增加。 双碱效应：碱金属离子总浓度相同时，含两种碱金属离子比一种离子的电导率要小，当两者的比例适当时，电导率可以降低很多。 压碱效应：在碱玻璃中加入二价金属氧化物，能使电导率下降，阳离子半径越大，这种效应越强。 七、陶瓷材料的电导 属于多晶多相材料，其电导是各种导电机制的综合，σ=Σσi 对于绝缘材料，要严格控制烧成气氛，降低电子电导。原因： 电子的离解能远小于弱联系离子，容易激发； 电子迁移率远大于离子迁移率，相差109倍以上； 因此，电子载流子浓度只要达到离子载流子浓度的1/ 109 ，就具有相同的电导率。 玻璃相结构松弛，一般玻璃的电导率比晶体高，绝缘材料应减少玻璃相或玻璃相电导。 第二节 超导电性 Superconductivity 一、零电阻现象 1911年，G.Holst and Kamerlingh Onnes发现，金属汞在4.16K电阻突然消失， Onnes称这种现象为超导电性，具有超导电性的物质称为超导体。 ρ远小于小于10-25Ω?cm， 铜ρ10-9Ω?cm。 问题：设计一个实验，证明超导电性即电阻为零。 R T/ K 二、超导体的基本特性 1.完全导电性 ρ=0，TTC，永久电流 2.完全抗磁性 将内部磁场完全排出体外的现象，又称为Meissner Effect（1933）.见图10.5。 意义：否定了把超导体看成理想导体；指明超导态是热力学平衡状态。 χ= M/ H=-1，B=μ0（1+ χ）H =0 超导体有3个重要性能指标： ①临界温度TC 电阻突然消失的温度 ②临界磁场HC 破坏超导态的最小磁场，见式10.14 ③临界电流IC（临界电流密度JC）保持超导态的最大输入电流（或最大电流密度）。与10.14式相似。 三个指标相互关联，构成超导材料实用化的关键性能。 三、传统超导体的微观机制 1.同位素效应(1950,Maxwell,Raynold) MαTC=常数 其中α=0.5。离子质量M反映了晶格振动的性质， TC反映了电子性质。同位素效应表明电子-声子的相互作用与超导电性有密切关系。电子-声子相互作用是高温下引起电阻的原因，而在低温下导致超导电性。（良导体碱金属和贵金属都不是超导体，常温下导电性不好的材料，在低温下有可能成为超导体。） 2.BCS理论简介（Bardeen,Schrieffer,1957) 电子-声子相互作用产生束缚态电子对（Cooper pairs)，处于超导态时，电子对运动是相关的，杂质或缺陷对其不能有效的散射，电子对不损耗能量。 TC =1.14 θD exp[-1/UN] N电子能态密度，U电子-声子相互作用能。 四、两类超导体的基本特征 第Ⅰ类超导体只有一个临界磁场HC ，两种状态，在超导态,磁化行为满足 χ= M/ H=-1 具有Meissner Effect 。除钒、铌、钽外，其它超导元素都是第Ⅰ类超导体。 第Ⅱ类超导体有两个临界磁场，即第一临界磁场HC1 (下临界磁场）和第二临界磁场HC2（上临界磁场），三种状态：超导态、混合态和正常态。金属钒、铌、钽以及大部分合金和化合物超导体都属于第Ⅱ类超导体。有实用价值。如Nb3Ge的上临界磁场为20T以上。 五、高温超导体—氧化物陶瓷超导体 元素、合金和化合物超导体的临界温度较低（30K）超导机理可用BCS理论解释，常称为常规超导体或传统超导体。 1986年，Bednorz and Müller 发现了La-Ba-Cu-O 化合物在35K下的超导现象，这一开创性工作，将超导体从金属扩展到氧化物陶瓷，并迅速在世界范围内掀起了超导热。临界温度不断被提高，目前已达到134K。 结构特征：层状钙钛矿结构，由导电层和载流子库层组成。导电层是由Cu-O6八面体、 Cu-O5四方锥和Cu-O4平面四边形构成的铜氧层；其他层状组元构成载流子库层，作用是调节铜氧层的载流子浓度。 YBa2Cu3O7-δ，最有名也最有应用前途，通常简称为YBCO或Y-123相，通过离子取代，可得到一系列组成，如Y-124相等。 Tl2Ba2Can-1CunO2n+4，n=1,