【正文】 是超導的，其轉(zhuǎn)變溫度在 30K以上，叫高溫超 導體。 1987年 1月 日本川崎國立分子研究所將超導溫度提高到 43K；不久 日本綜合電子研究所又將超導溫度提高到 46K和 53K。 中國科學院物理研究所由趙忠賢 、 陳立泉領導的研究 組 ， 獲得了 48． 6K的鍶鑭銅氧系超導體 ， 并看到這類 物質(zhì)有在 70K發(fā)生轉(zhuǎn)變的跡象 。 1986年 1月 在美國國際商用機器公司設在瑞士蘇黎世實驗室中工作 的科學家柏德諾茲和繆勒，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 大學工學部又將超導溫度提高到 37K。 1987年獲諾貝爾 物理學獎 1987年 2月 16日 美國國家科學基金會宣布 ， 朱經(jīng)武與吳茂昆獲得 轉(zhuǎn)變溫度為 98K的超導體 。 1987年 2月 20日 中國物理學家 趙忠賢 獲得 110 K的超導材料； 1987年 3月 3日 日本宣布發(fā)現(xiàn) 123K超導體。 1987年 3月 12日 中國北京大學成功地用液氮進行超導磁懸浮實驗。 1987年 3月 9號 日本宣布獲得 175 K的超導材料； 1987年 3月 中國科技大學獲得 215 K的超導材料； 1987年 12月 30 美國休斯敦大學宣布 ， 美籍華裔科學家朱經(jīng)武 又將超導溫度提高到 40． 2℃ . 1987年 3月 27日 美國華裔科學家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導材料中有 轉(zhuǎn)變溫度為 240K的超導跡象 。 很快日本鹿兒島 大學工學部發(fā)現(xiàn)由鑭 、 鍶 、 銅 、 氧組成的陶瓷材 料在 14℃ 溫度下存在超導跡 象 。 超導態(tài)特性和超導體的三個性能指標 ? 完全導電性－－零電阻效應； ? 完全抗磁性－－邁斯納效應； ? 通量量子化； 超導態(tài)特性 評價實用超導材料的三個性能指標 ?臨界轉(zhuǎn)變溫度 Tc： 電阻突然消失的溫度稱為超導材料的臨界 轉(zhuǎn)變溫度 Tc。 Tc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。 ?臨界磁場強度 Bc： 當磁場超過 Bc時，材料就從超導態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)? 正常態(tài)。不同超導體的 Bc不同，并且是溫 度的函數(shù)。 ?臨界電流密度 Jc： 如果輸入電流產(chǎn)生的磁場與外加磁場之和 超過超導體的臨界磁場 Bc時，則超導態(tài)被 破壞。臨界電流密度 Jc是保持超導態(tài)的最 大輸入電流密度。 第 I類超導體 第 I類超導體主要包括一些在常溫下具有良好導電性的純金屬 ， 如鋁 、 鋅 、 鎵 、 鎘 、 錫 、 銦等 ， 該類超導體的熔點較低 、 質(zhì)地較軟 ， 亦被稱作 “ 軟超導體 ” 。 其特征是由正常態(tài)過渡到超導態(tài)時沒有中間態(tài) ， 并且具有完全抗磁性 。 第 I類超導體由于其臨界電流密度和臨界磁場較低 ， 因而沒有很好的實用價值 。 超導體的分類 R/R0 T/K 臨界溫度 低溫下汞的電阻溫度關系 第 II類超導體 除金屬元素釩 、 锝和鈮外 ， 第 II類超導體主要包括金屬化合物及其合金 。 第 II類超導體和第 I類超導體的區(qū)別主要在于： 1)第 II類超導體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)時有一個 中間態(tài) （ 混合態(tài) ） ； 2)第 II類超導體的混合態(tài)中 有磁通線存在 ， 而第 I類超導體沒有； 3)第 II類超導體比第 I類超導體有更 高的超導轉(zhuǎn)變溫度及臨界磁場強度； 對于氧化物超導體，其轉(zhuǎn)變溫度范圍較寬。 R0 TORTe Tm Ts T?氧化物超導體的轉(zhuǎn)變溫度 電阻從起始轉(zhuǎn)變處下降到一半時對應的溫度定義為轉(zhuǎn)變溫度。 轉(zhuǎn)變寬度 T?高溫超導體的電子顯微鏡圖象 物質(zhì)為什么會有超導現(xiàn)象？－－－ BCS理論 巴?。ㄗ螅?、庫珀、施里弗（右） 1957年巴?。?)、庫珀（ )和施里弗（ )提出一個超導電性的微觀理論，稱為 BCS理論。 從正常態(tài)到超導態(tài)的轉(zhuǎn)變非常迅速，因此人們設想這種變化應該是電子態(tài)的轉(zhuǎn)變，因為電子的質(zhì)量小、反應快； 處在超導態(tài)的電子 ， 不是單獨一個個存在的 ，而是配成庫珀對存在的 ， 配對的電子 ， 其自旋方向相反 ， 動量的大小相等而方向相反 ， 總動量為零 。 庫珀對作為整體與晶格作用 ， 因此一個電子若從晶體得到動量 ， 則另一個電子必失去動量 ，作為整體 ， 不與晶格交換動量 ， 也不交換能量 ，能自由地通過晶格 ， 因此沒有電阻 。 當溫度大于臨界溫度時，熱運動使庫珀對分散為正常電子，超導態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。 當磁場強度達到臨界強度時，磁能密度等于庫珀對的結(jié)合能密度，所有庫珀對都獲得能量而被撤散，超導態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。 ① 在電力工程方面的應用 超導輸電在原則上可以做到?jīng)]有焦耳熱的損耗 ， 因而可節(jié)省大量能源；超導線圈用于發(fā)電機和電動機可以大大提高工作效率 、 降低損耗 ， 從而導致電工領域的重大變革 。 超導體的應用 超導變壓器 超導電機 超導限流器 ② 超導技術在交通運輸方面的應用 利用超導體產(chǎn)生的強磁場可以研制成磁懸浮列車 ， 車輛不受地面阻力的影響 ， 可高速運行 ， 車速達 500 km/h以上 ， 若讓超導磁懸浮列車在真空中運行 ， 車速可達 1600 km/h。 利用超導體制成無摩擦軸承 ， 用于發(fā)射火箭 ， 可將發(fā)射速度提高 3倍以上 。 ③ 超導技術在電子工程方面的應用 用超導技術制成各種儀器 ， 具有靈敏度高 、 噪聲低 、 反應快 、 損耗小等特點 ， 如用超導量子干涉儀可確定地熱 、 石油 、 各種礦藏的位置和儲量 ， 并可用于地震預報 。 應用超導體制成計算機元件 ， 開關速度可達到 1012 s，比半導體快 1000倍左右 ， 而功耗僅為微瓦級 ， 體積比半導體元件小 1000倍 。 用超導芯片制成超級計算機速度快 、 容量大 、體積小 、 功耗低 ， 美國 IBM公司研制的一臺運速為 8 000萬次的超導計算機 ， 體積只有電話機那么大 . ④ 超導技術在生物醫(yī)療方面的應用 超導磁體在醫(yī)學上的重要應用是核磁共振成像技術 ，可分辨早期腫瘤癌細胞等 ， 還可做心電圖 ， 腦磁圖 、 肺磁圖 ， 研究氣功原理等 .。 ⑤ 超導技術在軍事上的應用 超導儲能裝置在定向武器上的應用使定向武器發(fā)生飛躍的發(fā)展；超導發(fā)電機 、 推進器在飛機上的應用可大大提高飛機的生存能力；在航海中的應用 ， 可大大減小甚至沒有噪音 ， 推進速度快 ， 可大大提高艦艇的生存 、 作戰(zhàn)能力；超導計算機應用于指揮系統(tǒng) ， 可使作戰(zhàn)指揮能力迅速改善提高等 。 利用超導技術可以提高導彈命中目標的精度，也可以擊毀來襲的導彈；現(xiàn)代戰(zhàn)爭的 精確制導武器 ，以及 導彈攔截系統(tǒng) 都離不開超導技術的應用。 精確制導武器的發(fā)射 另外還有電子對抗、雷達等方面的應用研究。 預警機 電導功能材料 電功能金屬材料 一、導電材料 要求：高的電導率，高的力學性能，良好的抗腐蝕性，良好的工藝性能（熱冷加工、焊接）價格便宜 用于生產(chǎn)電氣導線的金屬材料具有以下特性： 卓越的導電性能，從而使焦耳效應導致的能量損失達到最小。 對惡劣的環(huán)境有良好的承受能力。 電氣接觸的永久可靠性。 便于使用和回收。 銅及銅合金 導電性和導熱性好，塑性高，機械強度好，易加工和焊接，易提煉 鈹青銅 超高純銅 主要用途：電彈簧、電刷、插頭 只有幾種元素能夠滿足這些特性，其中主要為自然界中儲量豐富的銅、鋁（以及他們的合金）。 有時，材料的基本特征不足以滿足上述特性，必須增加鍍層以改善材料性能。 因此，在進一步處理過程中（絕緣 … ），我們通過鍍錫、銀、鎳等來改善某些性能，如可焊性、抗氧化性、耐熱性等。 ? 常用于導體生產(chǎn)的銅材料： ? ETP銅，或者 Cua1，含氧量在 200到300ppm之間。 ? m 無氧銅，無氧銅或者 Cuc1，含氧量極低（最多 20ppm），能夠防止加熱過程中的氫脆。 采用脈沖電解沉積技術制備出具有高密度納米尺寸生長孿晶的純銅薄膜，通過工藝過程研究調(diào)整樣品的晶粒尺寸、孿晶厚度及其分布、織構狀態(tài)等，獲得了具有超高強度和高導電性的純銅樣品，其拉伸強度高達 1068MPa（是普通純銅的 10倍以上，達到高強度鋼或銅晶須的強度水平），而室溫電導率與無氧高導（ OFHC）銅相當（ 97%IACS）。這種超高強度和高導電性的同時獲得是過去在任何材料中均無法實現(xiàn)的。此成果發(fā)表于 Science（ 2022年）周刊上。 鋁及鋁合金 資源豐富，價格便宜，質(zhì)量小 主要用途：送電線，配電線 對于設計導體有用的物理性能如下表所示 ?物理性能 ?鋁 ? 密度 ?2,7 ? 電阻率 (?Wcm) ?2,826 ? 導電率 (%IACS) ?61 ? 電阻溫度系數(shù) (K1) ?0,004 ? 導熱系數(shù) (W/) ?220 ? 線性膨脹系數(shù) (K1) ?23x106 ? 拉應力 （ 退火 ） (MPa) ?60/80 ? 拉應力 （ 硬 ） (MPa) ?150/200 ? 彈性模量 (MPa) ?66000 ? 硬度 （ 退火 ） ?20 ? 硬度 （ 硬 ） ?40 ? 用于導體產(chǎn)品的鋁材料由 EN AW1370以及 EN AW1350規(guī)定 ， 或者由 EAL EAL 。 金及金合金 良好的導電性，極強的抗蝕能力 主要用途：作為金膜或金的合金膜用于集成電路中布線，芯片粘結(jié)，半導體封裝等 銀及銀合金 具有最高的電導率 主要用途：觸點材料 二、電阻材料 精密電阻材料 特點： 恒定的高電阻率，電阻溫度系數(shù)小，電阻隨時間的變化小，機械性能和加工性能好，容易焊接，耐腐蝕，抗氧化，有一定的耐熱性。 主要應用：電器回路中的電阻部件和電子線路中的電阻器件 （ 1） CuMn系 錳銅： Cu86％、 Mn12％ Ni2％ Mn的作用：提高電阻率，降低電阻溫度系數(shù) （ 2） CuNi系 康銅： Cu60％、 Ni40％ Ni的作用：降低合金對銅的熱電勢，改善電阻溫度系數(shù)并提高耐腐蝕性能。 電阻－溫度線性比錳銅好，可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，其最高使用溫度可達400C，而且耐腐蝕性，耐熱性均比錳銅好。 （ 3） Ni－ Cr系改良型 （ 4） Fe－ Cr－ Al系合金 具有更寬的使用溫度，電阻溫度系數(shù)更小，耐熱性良好，耐蝕性更佳，而且易于拉絲，但焊接困難。 Fe － Cr－ Al系精密電阻合金是在電熱合金的基礎上發(fā)展起來的，通過改變 Al和 Cr的組成使電阻溫度系數(shù)從正到負值之間變化。但加工性能差，焊接性能不好。 敏感電阻材料 （ 1）應變電阻材料 應變－電阻效應 經(jīng)受外力作用（拉伸或壓縮）的金屬材料將會發(fā)生變形而使其電阻也發(fā)生相應的變化，其電阻值變化量與所受外力引起的變形量是成比例的，這種現(xiàn)象稱為應變－電阻效應 應變電阻材料的特點： (a) 具有高的、穩(wěn)定的電阻率．在工作溫度范圍內(nèi)具有低的、穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)，以及大的應變靈敏度系數(shù) K（ K＝△ L/L)，并在較大范圍內(nèi)不隨溫度變化； 主要用途：電阻應變片或傳感器，用來測量力（或重量）位移，壓力扭距，加速度等 高溫： FeCrAl系和 Pt－ W系絲材 中溫及低溫：康銅和 Ni－ Cr改良型的箔材為主 (b)在拉伸或壓縮時， K值相向或相差很小，不氧化，線膨脹系數(shù)等于或略高于被測件的線膨脹系數(shù)； (c)有良好的機械性能，強度高．蠕變小，容易加工和焊接等 。 （ 2）熱敏電阻材料 要求：電阻率較小，電阻溫度系數(shù)大，電阻溫度曲線線性好， 抗氧化性、耐腐蝕和加工性能好。 常用純金屬有 Fe、 Co、 Ni 等 電阻的測量方法很多，一般都是根據(jù)測量的需要利用具體的測試條件來選擇不同的測試方法。 按測量的范圍或測量的準確度要求來分類： ? 對 107W以上較大的電阻 (俗稱高阻