國內外各種超導材料性能特點的技術研發(fā)分析(編輯修改稿)
2024-08-31 15:06 本頁面
【文章內容簡介】 有28種元素具超導電性，其中鈮（Nb）的Tc最高。電工中實際應用的主要是鈮和鉛(Pb，Tc=)，已用于制造超導交流電力電纜、高Q值諧振腔等。② 合金材料： 超導元素加入某些其他元素作合金成分， 可以使超導材料的全部性能提高。如最先應用的鈮鋯合金(Nb75Zr)。繼后發(fā)展了鈮鈦合金，雖然Tc稍低了些，但Hc高得多，在給定磁場能承載更大電流。其性能是Nb33Ti，Tc=，Hc＝；Nb60Ti，Tc=，Hc=12特()。目前鈮鈦合金是用于7～8特磁場下的主要超導磁體材料。鈮鈦合金再加入鉭的三元合金，性能進一步提高，Nb60Ti4Ta的性能是，Tc＝，Hc=（）；Nb70Ti5Ta的性能是，Tc=，Hc=。③超導化合物:超導元素與其他元素化合常有很好的超導性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=，Hc=。其他重要的超導化合物還有V3Ga，Tc=，Hc=24特；Nb3Al，Tc=，Hc=30特。④超導陶瓷：20世紀80年代初，米勒和貝德諾爾茨開始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超導電性，他們的小組對一些材料進行了試驗，于1986年在鑭－鋇－銅－氧化物中發(fā)現(xiàn)了Tc=35K的超導電性。1987年，中國、美國、日本等國科學家在鋇－釔－銅氧化物中發(fā)現(xiàn)Tc處于液氮溫區(qū)有超導電性，使超導陶瓷成為極有發(fā)展前景的超導材料。 應用 超導材料具有的優(yōu)異特性使它從被發(fā)現(xiàn)之日起，就向人類展示了誘人的應用前景。但要實際應用超導材料又受到一系列因素的制約，這首先是它的臨界參量，其次還有材料制作的工藝等問題（例如脆性的超導陶瓷如何制成柔細的線材就有一系列工藝問題）。到80年代，超導材料的應用主要有：①利用材料的超導電性可制作磁體，應用于電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等；可制作電力電纜，用于大容量輸電（功率可達10000MVA）；可制作通信電纜和天線，其性能優(yōu)于常規(guī)材料。②利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承。③利用約瑟夫森效應可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結作計算機的邏輯和存儲元件，其運算速度比高性能集成電路的快10～20倍，功耗只有四分之一。 1911年，荷蘭物理學家昂尼斯(1853～1926)發(fā)現(xiàn)，水銀的電阻率并不象預料的那樣隨溫度降低逐漸減小，水銀的電阻突然降到零。某些金屬、合金和化合物，在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時，它們的電阻率突然減小到無法測量的現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物質叫做超導體。超導體由正常態(tài)轉變?yōu)槌瑢B(tài)的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫度)TC。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬元素以及數(shù)以千計的合金、化合物都在不同條件下顯示出超導性。，。 超導體得天獨厚的特性，使它可能在各種領域得到廣泛的應用。但由于早期的超導體存在于液氦極低溫度條件下，極大地限制了超導材料的應用。人們一直在探索高溫超導體，從1911年到1986年，75年間從水銀的4．2K提高到鈮三鍺的23．22K，才提高了19K。 1986年，高溫超導體的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金屬氧化物陶瓷材料為對象，以尋找高臨界溫度超導體為目標的“超導熱”。全世界有260多個實驗小組參加了這場競賽。 1986年1月，美國國際商用機器公司設在瑞士蘇黎世實驗室科學家柏諾茲和繆勒首先發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物是高溫超導體，將超導溫度提高到30K；緊接著，日本東京大學工學部又將
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