【文章內(nèi)容簡介】 就，因此他們兩人同時獲得了 1987年的諾貝爾物理學獎。 此后，美籍華人學者 朱經(jīng)武 ，中國物理學家 趙忠賢 在 1987年相繼發(fā)現(xiàn)了在 K 和 98 K時出現(xiàn)超導現(xiàn)象的 釔鋇銅氧系 高溫超導材料。 不久又發(fā)現(xiàn) 鉍鍶鈣銅氧系 高溫超導合金，在 110K的溫度就有超導現(xiàn)象。 而后 朱經(jīng)武 發(fā)現(xiàn)的 鉈鋇鈣銅氧系 合金的超導溫度更接近室溫，達 120K。 199l年，美國和日本的科學家又發(fā)現(xiàn)了球狀碳分子 Ｃ 60在摻 鉀 、 銫 、 釹 等元素后，也有 超導性 。 科學家預料，球狀碳分子Ｃ 60摻雜金屬后，有可能在 室溫下出現(xiàn)超導 現(xiàn)象，那時，超導材料就有可能 像半導體材料一樣 ，在世界引起一場工業(yè)和技術革命。 1995年美國國立 洛斯阿拉莫斯 實驗室的科學家已經(jīng)把 高溫超導體 制成柔韌的細帶狀 ，由于沒有電阻 ， 其導電性是銅絲的 1200多倍 。 1996年，日本電氣公司制出 長一千米的高溫超導線材 ，電流密度達到6000A/cm2，這種線材已達到了實用化的水平。 超導材料 在液氮以上溫度 工作，可以說是 20世紀內(nèi)科學技術上的重大突破，也是超導技術發(fā)展史上的一個新的里程碑。至今，對高溫超導材料的研究仍然方興未艾。 二、 超導體的三個臨界參數(shù) 1911年，荷蘭物理學家昂內(nèi)斯 (Onnes H K)在成功地將氦氣液化、獲得 超低溫 后，開始研究超低溫條件下 金屬電阻的變化 ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當溫度下降至 ，汞電阻突然消失了！ 這就是超導現(xiàn)象，此時的溫度稱為 超導臨界溫度 Tc。 零電阻 是超導體最基本的特性，它意味著 電流可以在超導體內(nèi)無損耗地流動 ，使電力的無損耗傳輸成為可能； 同時，零電阻允許有遠高于常規(guī)導體的載流密度 ，可用以形成 強磁場 或 超強磁場 。 發(fā)現(xiàn)超導電性后 ， 昂內(nèi)斯 即著手用 超導體 來繞制 強磁體 ， 但出乎他的意料 ， 超導體在通上不大的電流后 ， 超導電性就被破壞了 ， 即 超導體具有臨界電流 Ic。 此后 ， 又發(fā)現(xiàn)了超導體的 臨界磁場 Hc。 Ic和 Hc也是 超導體的基本特性 ， 是實現(xiàn)超導體強電應用的必要條件 。 臨界 溫度（ Tc）、 臨界電流（ Ic ） 和 臨界磁場（ Hc ） 是“約束”超導現(xiàn)象的三大臨界條件。 三者具有明顯的相關性，只有 當超導體同時處于三個臨界條件以內(nèi) ，即處于如圖所示的 三角錐形曲面內(nèi)側(cè) ，才具有超導電性。 超導電性的 TIH臨界面 超導材料基本物理特性： 臨界溫度 Tc、臨界磁場 Hc和 臨界電流 Ic三個臨界值。 超導材料只有處在這些臨界值以下的狀態(tài)時才顯示超導性，所以 臨界值越高 ，實用性就強，利用價值就越高。 三、超導材料的基本特性 1．零電阻效應 2．超導體的完全抗磁性（邁斯納效應） 1．零電阻效應 當溫度 T下降至某一數(shù)值 以下時，超導體的電阻突然變?yōu)榱?，這就稱為超導體的 零電阻效應 ，也稱為 超導電性 。 下圖是汞在液氦溫度附近電阻的變化行為。 汞在液氦溫度附近電阻的變化行為 超導臨界溫度Tc雖然與樣品純度無關 ,但是越均勻純凈的樣品超導轉(zhuǎn)變時的 電阻陡降 越尖銳。 2．超導體的完全抗磁性（邁斯納效應） 指超導體處于外界磁場中， 磁力線 無法穿透，超導體內(nèi)的 磁通量 為零。 1933年， 邁斯納 (Meissner W)發(fā)現(xiàn)，只要溫度低于超導臨界溫度，則置于 外磁場中的超導體就始終保持其 內(nèi)部磁場為零 ，外部磁場的磁力線統(tǒng)統(tǒng)被排斥在超導體之外。 即便是原來處在磁場中的 正常態(tài) 樣品，當溫度下降使它變成 超導體 時，也會把原來在體內(nèi)的磁場完全排出去，即 超導體具有完全抗磁性 。這一現(xiàn)象被稱為 邁斯納效應 ，它是超導體的另一個獨立的基本特性。 超導體內(nèi) 磁感應強度 B總是等于零，即金屬在超導電狀態(tài)的 磁化率 為 ?=M/H=1, B=?0(1+ ?)H=0。 超導體內(nèi)的磁化率為 1(M為磁化強度， B0＝ ?0?H) 超導體的完全抗磁性如下圖所示： 磁懸浮現(xiàn)象磁懸浮現(xiàn)象磁懸浮現(xiàn)象磁懸浮現(xiàn)象液氮環(huán)境下的超導實驗 由邁斯納效應可知，超導體 在靜磁場中的行為 可以近似地用“ 完全抗磁體 ”來描述。利用這一特性，可以實現(xiàn) 磁懸浮 。 僅從超導體的 零電阻現(xiàn)象 出發(fā)，得不到邁斯納效應 。同樣，用 邁斯納效應 也不能描述 零電阻現(xiàn)象 。 因此， 邁斯納效應 和 零電阻性質(zhì) 是超導態(tài)的 兩個獨立的基本屬性 ，衡量一種材料是否具有超導電性必須看是否 同時具有 零電阻和 邁斯納效應 。 根據(jù)上述超導材料的兩個基本特征，可以看出： 超導體 是指某種物質(zhì)冷卻到某一溫度時電阻突然變?yōu)榱?，同時物質(zhì)內(nèi)部 失去磁通 成為完全抗磁性的物質(zhì)。 超導材料的 組成元素 有 金屬 、 類金屬 和 非金屬元素，在元素周期表上的位置如圖所示。 在元素周期表相應位置的元素中，有的可由 單一元素 制成超導材科，但絕大多數(shù)超導材料是由多種元素構(gòu)成的 合金 、 化合物 或陶瓷 。 下表中列出了代表性的 超導材料 及 Ｔ c值 。 超導材料及Ｔ c值 在上述 超導特性 被發(fā)現(xiàn)后，對超導電性的 理論研究 即已開始，但直到 20世紀 50年代建立了 超導電性的微觀理論 ，人們才對金屬超導體的超導行為獲得了滿意的解釋。 四、傳統(tǒng)超導電體的超導電性理論 (1) 唯象理論 ① 二流體模型 ② 倫敦方程 ③ 金茲堡 朗道理論 (2) 傳統(tǒng)超導體的微觀機制 ① 同位素效應 ②超導能隙 ③庫柏電子對 ④ 相干長度 ⑤ BCS理論 六、 超導材料的分類 ⑴ 常規(guī)超導體 ⑵ 高溫超導體 (HTS) ⑶ 其它類型超導體 ⑴ 常規(guī)超導體 相對于 高溫超導體 而言， 元素 、 合金和化合物 的 超導轉(zhuǎn)變溫度較低 (以液氮溫度 77K為界 )，因此這類超導體被稱為 常規(guī)超導體 。 ① 元素超導體 (50多種 ) 一些元素 在常壓或高壓下 具有超導電性能，另外一些元素 經(jīng)特殊處理后 顯示出超導電性。由于 臨界電流和臨界磁場均較小 ，所以元素超導體很難實用化。 ② 合金超導體 超導合金 在技術上有重要價值，它們具有較高的臨界溫度 和 特別高的臨界磁場 以及 臨界電流 。超導合金具有 塑性好 ， 易于