[理学]材料科学专题 第五章 超导材料与磁悬浮.pdf

第五章 超导材料 序言 第一节 超导现象及超导材料基本性质 第二节 超导体的理论基础 第三节 超导材料的种类及性能 第四节 超导材料的应用 第五节 超导材料的必威体育精装版进展 1911年，荷兰物理学家昂纳斯发现汞的直流电 1911年，荷兰物理学家昂纳斯发现汞的直流电 阻在4.2K时突然消失，首次观察到超导电性。 阻在4.2K时突然消失，首次观察到超导电性。 超导始终是物理上最令人感兴趣的问题之一，又是科技 超导始终是物理上最令人感兴趣的问题之一，又是科技 应用最为重要的问题之一。 应用最为重要的问题之一。 马梯阿斯说: 马梯阿斯说: 如果在常温下实现超导现象，则将使现代文明的 如果在常温下实现超导现象，则将使现代文明的 一切技术发生改变。” 一切技术发生改变。” 近90年超导科技发展经历的三个阶段： 近90年超导科技发展经历的三个阶段： 1911-1957年：超导微观理论(BCS常规超导理论) 问世。 1911-1957年：超导微观理论(BCS常规超导理论) 问世。 巴丁、库珀和施瑞福获1972年诺贝尔。 巴丁、库珀和施瑞福获1972年诺贝尔。 1958-1985年：超导技术应用的准备阶段。 1958-1985年：超导技术应用的准备阶段。 1986年之后：发现超导转变温度高于30K的超导材料 1986年之后：发现超导转变温度高于30K的超导材料 La-Ba-Cu-O后，超导技术开发应用。 La-Ba-Cu-O后，超导技术开发应用。 超导现象的发现 超导现象的发现 条件：气体液化技术的发展 条件：气体液化技术的发展 19世纪末，液化气体技术取得了突破性进展，曾一度被 视为 永久气体”的空气于1895年被液化； 1898年，杜瓦首次把氢气液化，温度为-253℃； 杜瓦 1908年，荷兰的莱登实验室在昂内斯指导下，实现了氦气 的液化，液化温度4.25K； 1908年7月，莱登实验室制得液氮，之后他们又通过 减压降温的方法得到1.15K的低温。 昂内斯根据杜瓦的实验预期，随温度降低电阻率会平缓地 趋于零，然而采用纯汞实验在4.2K附近电阻突然降为零。 按照预期应为摄 零度电阻值1/500，结果小于百万分之一。 Onnes 由于在超导方面的卓越贡献，获得了1913年诺贝尔 物理学奖。 此后，昂内斯和他的学 霍尔斯特又发现其他许多金属也有 超导现象，如锡的超导温度为3.8K 。 超导体：当冷却到一定温度以下出现超导电性的材料 超导体：当冷却到一定温度以下出现超导电性的材料 第一节 超导现象及超导材料的基本性质 超导材料 一、超导体的基本物理现象 （1）零电阻效应 正常态—温度高 于T 的状态； c 超导态—温度低 于T 的状态。 c 5.1 电阻率ρ与温度T的关系 1－纯金属晶体 2－含杂质和缺陷的金属晶体 3 －超导体 如果将这种导线做成 闭合电路，电流就可以永 无休止地流动下去。铅环 中的电流不停流动，数值 也没有变化。 超导体中有电流没电 阻，说明超导体是等电位 的，超导体内没有电场。 第一节 超导现象及超导材料的基本性质