文档介绍：高温超导材料的研究进展高温超导材料的研究进展引言2O世纪8O年代后期高温超导的发现,在全球掀起了一股“超导热”。经过2O多年的研究发展,我国高温超导技术在超导材料技术、超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。在众多领域中,超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展,使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、通信、高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往,具有重要的战略意义。根据第五届国际超导工业峰会预测,高温超导应用技术将在今后5~10年时间达到实用化水平,并将在2010年前后形成较大规模的产业。到2010年,全球超导产业的产值预计将达到260亿美元,到2020年将达到2400亿美元以上。超导技术将是21世纪具有光明前景的高新技术一、超导的基本概述和基本原理某些金属在极低的温度下,其电阻会完全消失,电流可以在其间无损耗的流动,这种现象称为超导。超导现象于1911年发现,但直到1957年,美国科学家巴丁、库珀和施里弗在《物理学评论》提出BCS理论,其微观机理才得到一个令人满意的解释。BCS理论把超导现象看作一种宏观量子效应。它提出,金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成所谓“库珀对”,库珀对在晶格当中可以无损耗的运动,形成超导电流。在BCS理论提出的同时,博戈留波夫(Bogoliubov)也独立的提出了超导电性的量子力学解释。它使用的博戈留波夫变换至今为人常用。电子间的直接相互作用是相互排斥的库仑力。如果仅仅存在库仑直接作用的话,电子不能形成配对。但电子间还存在以晶格振动(声子)为媒介的间接相互作用。电子间的这种相互作用是相互吸引的,正是这种吸引作用导致了“库珀对”的产生。大致上,其机理如下:电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷,导致格点的局部畸变,形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子,和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下,这个结合能可能高于晶格原子振动的能量,这样,电子对将不会和晶格发生能量交换,也就没有电阻,形成所谓“超导”。巴丁、库珀和施里弗因为提出超导电性的BCS理论而获得1972年的诺贝尔物理学奖。不过,BCS理论并无法成功的解释所谓第二类超导,或高温超导的现象。二、高温超导材料概述对超导现象,BCS理论给出了比较满意的解释。而在应用方面,超导现象具有很宽敞的应用空间,具有很高的应用价值。到了现代,人们一直致力于对超导材料的研究。在1968年以前,高温超导材料的研究处于停滞状况,一直在探索,但是没有较大的进展。此时人们提出疑问,临界温度一直在十几K、二十几K。对于这么低的临界温度超导材料的应用价值何在?能否有更高的临界温度?能否在常温下就有超导现象产生?1986年10月,柏诺兹等人提出了他们在Ba-La-Cu-O系统中获得了Tc为33K左右的报道。同年12月15日,休斯顿大学报告了在处于压力下的La-Ba-Cu-。同年12月26日,中科院物理研究所宣布,。到1987年2月16日。朱经武的试验小组在92K处观察到了超导转变。同年2月24日,中科院物理研究所赵忠贤领导的研究集体宣布,液氮温区超导体起始转变温度在100K左右。这时期超导临界温度突破液氮沸点77K大关,对人类具有划时代的意义三、高温超导材料发展简史自1911年荷兰物理学家卡末林?,被发现的超导体总数已超过5000种,超导体的发现经历了从简单到复杂,即由一元系到二元系、以及多元系的过程。在1911~1932年间,以研究元素超导为主,除汞以外,又发现了Pb、Sn、Nb等众多的金属元素超导体。在1932~1953年间,则发现了许多具有超导电性的合金,以及NaCl结构的过渡金属碳化合物和氮化物,临界转变温度Tc得到了进一步提高。随后,在1953~1973年间,发现了如Tc17K的Nb3Sn等超导体。其中,1973年Nb3Ge的发现,。但在1986年以前,超导材料的Tc都太低,故被称为低温超导体。。由于液氦制冷的方法昂贵且不方便,故低温超导体的应用用长期得不到大规模发展。1986年,üller制备出了Tc为35K的镧-钡-铜-氧La-Ba-Cu-O高温氧化物超导体,从而引发了全球范围内研究HTS材料的热潮。1987年,美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤等人相继发现钇-钡-铜-Y-Ba-Cu-O氧化物超导体,把Tc提高到90K以上,液氮的禁区77K也奇迹般地被突破了。1988年初,法