功能陶瓷第3章导电陶瓷.ppt

超导量子干涉器(5QUID) 微波无源器件和微波有源器件 利用超导陶瓷的约瑟夫逊效应研制第五代计算机 混频器 射颜量子干涉仪 磁屏蔽 超高频电线 磁通变换器 多层结构 超高频电线 磁通变换器 用于输配电 高温超导无源微波器件 利用高温超导陶瓷的抗磁性，进行废水净化、除毒、分离红血球、抑制和杀死癌细胞、加速高能粒子也在研究之中 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2 完全导电性与永久电流 特性一：完全导电性，超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零。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“持久电流”(持续电流，也叫做永久电流) 一个由超导材料做成的线圈当通上电流以后再把它闭合起来，进入超导态以后，电流就无阻地在线圈里面流动。电流究竟衰减时间有多少呢？后来实验证明衰减时间超过十万年，十万年以上才能够看到有衰减。所以物理上我们就认定电阻等于零。 实验表明超导体即使有电阻，电阻率也小于10-25Ω·cm，与良导体(铜在4.2K时，电阻率为10-9Ω·cm)相比电阻至少相差l016倍。因此，认为超导体的直流电阻为零，或者说具有完全的导电件。 当在一线圈中通以稳定的电流建立磁场，如将导体放入线圈中，便在导体内产生电流。这种电流的产生削弱了线圈已建立的磁场，故称该电流为抗磁性电流。 3 抗磁性电流 4 迈斯纳效应 特性二：完全抗磁性，不论开始时有无外磁场，只有T＜Tc，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外，这种现象称为迈斯纳效应。 将超导态的超导体置于磁场中，只要作用于其表面的磁场强度不超过Hc磁力线就无法穿透试样，超导体内的磁通为零。这种处于超导态物质的完全的抗磁效应叫迈斯纳效应(Meissner效应),是超导态物质的第二个基本特征。 5 约瑟夫逊效应 在隧道结中有隧道电流通过而不产生电位降的现象，称为直流约瑟夫逊效应。该隧道电流称为直流约瑟夫逊电流。 约瑟夫逊效应是超导体的最基本的现象之一。 4.4.3 超导陶瓷的研究情况 1986年IBM公司苏黎世实验室的C.Bcdnorz和K.A.Muller等人研究Ba-La-Cu-O系氧化物混合相烧结体时，发现了其Tc高达36K。获得1988年度的诺贝尔物理奖。 Y-Ba-Cu-O系，Tc=93K。 Bi-Sr-Ca-Cu-O系，Tc=110K。 Ti-Ba-Cu-O系，Tc=125K。 Hg-Ba-Ca-Cu-O系， Tc=133K。 零电阻极限状况出现在陶瓷一类不导电的多元系化合物中，而非纯度高的单金属元素（铜、铝）。传统超导理论难以解释。 柏诺兹(J.G.Bednorz,1950- ) 德国超导物理学家，1950年5月16日生于德国的诺因基兴。1969年在明斯特学习矿物学 和晶体学。1976年从明斯特大学毕业，1982年在瑞士联邦工业大学获博士学位，同年成为 IBM公司苏黎世研究室的研究人员。1983年与缪(K.A. Muller)合作研究。1986年发现Ba-La CuO样品在35K开始出现超导转变，柏诺兹由于在这一发现中的重要突破，荣获 1987年诺贝尔物理学奖 缪勒(K.A.Muller,1927- ) 瑞士物理学家，1927年生于瑞士的巴塞尔，1958年在瑞士联邦工业大学获得博士学位。 1963年缪勒到IBM苏黎世研究实验室从事物理学的研究工作。1982年4月被任命为IBM公司的研究员。多年以来，缪勒在材料领域作了大量的工作，尤其是以对电解质材料的研究而知名。1983年和柏诺兹合作，对金属氧化物陶瓷材料高临界温度超导体进行研 究，由于在陶瓷材料超导电性的重要突破，缪勒和柏诺兹分享了1987年的诺贝尔物理 学奖。在他们的发现一年后即获奖，这在诺贝尔物理学奖的历史上也是绝无仅有的。 超导金属中，铅（Pb）的临界温度最高，达7.196K，（Rh）的临界温度最低，为0.000325K。 超导合金很多，临界温度有所提高，如NbTi二元合金，其临界温度为8～10K；NbTiZr三元合金，其临界温度为10K。 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19种，如Ti、V、Zr、Nb、Mo、W等，非过渡族元素有11种如Pb、Sn、 Al、 Ga等。 磁铁穿过铜环下落?????????????? ?磁悬浮演示 让一个磁铁从玻璃管中落下，管的中部套了一个铜环，铜环是刚被液氮浸泡过的，温度很低，因而呈现很低的电阻，磁铁穿过时将产生很大的感应电流，这个感应电流产生的较强磁场明显地阻碍磁铁的下落 让磁铁悬浮在超导碟片上，超导碟片足够大并处