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超导材料论文1500

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超导材料论文1500

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自1911年初次发现超导电现象以来,由于它的一系列异乎寻常的性质,长期以来成为物理学家致力于寻找新的超导体和提高超导临界温度Tc,并为此做了大量的研究工作,取得了巨大的,令人可喜的成绩目前人们已经看到了广阔的超导电性的应用前景,高温超导技术被认为是21世纪十大高新技术之一一、 材料的研究进展:在19世纪末,随着低温技术的发展,科学家注意到纯金属的电阻随温度降低而减小的现象。1911年,荷兰物理学家卡莫林昂内斯(HKarmerligh-onnes)在莱顿(Leiden)实验室研究在极低温度下各种金属电阻变化时,首先发现水银(Hg)在2K时电阻突然为零的现象(称为超导电性),揭开了超导研究的序幕昂内斯由于1980年液化了氦和1911年超导现象的研究,获得了1913年度诺贝尔物理学奖此后科学家们经过七十余年的努力,直到1986年初,已发现并制造出了解上千种超导材料,同时把金属及其合金超导材料的临界温度Tc(出现超导现象的温度)从2K提高到2K(1973年发现的NB3Ge化合物的Tc=2k,直到1985年一直保持着最高临界温度的记录),平均每年只获得253K的进展,然而在1986年却发生了突破1986年1月,IBM苏黎世实验室的德国人贝德诺尔兹(JGBednorz)瑞士人米勒(KAMuler)宣布发现可能达到Tc=35K的镧钡铜氧化物超导体,从而在世界范围内,立即掀起一股探索超导材料的热潮,他俩也因为发现了高温超导体而获得了1987年诺贝尔物理学奖自此以后,在高临界温度下超导体的研究方面进展较快,取得了一系列突破性的进展,美国、日本等许多国家在高温超导发展中也作出了卓越的贡献

关于超导体的研究,班门弄斧一下,研究人员可以往这个思路去研究一下,就是在莫种半导体的表面镀莫种金属或者合金,然后利用接触面,横向导电。

超导材料论文

超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零,有一些类型的金属(特别是钛、钒、铬、铁、镍),当将其置于特别低的温度下时,电流通过时的电阻就为零。在普通的导体中,大部分通过导体的电流由于电阻的原因变为热能,因而被“消耗”掉了。在超导体中,实际上没有阻力,这样,一旦接通电流,从理论上讲就永远不会中断。在一个用超导体制成的电磁体(一个线圈,电流从中通过时产生电磁场)所构成的电路中,从理论上讲只送入一次电流,就可以在电路内不停的流动,从而就能使电磁场持续不断。当然,实际上是存在损耗的,不可能实现这类“永动”,不能不去考虑必需的能源投入,以使超导体能保持其产生零电阻现象所需要的底温状态(即-269℃,比绝对零度高出4℃)。 然而,从80年代初开始,人们发现了新材料。这种新材料能够在越来越接近常温的条件下形成超导体。为在这些物质的基础上获得超导体,各国都正在进行各种研究。这种材料同传统材料的区别在于它不需要冷却系统。 超导现象是1911年由荷兰人海克·卡默林·翁内斯(1853-1926)发现的。几十年中,没有人能做出解释。在理论上让人信服的解释出现在半个世纪之后,即在1957年由物理学家约翰·巴丁(晶体管发明者之一)、利昂·库珀和约翰施里弗宣布的“BCS理论”。电流是一种在金属离子,亦即带有多出的正电荷的原子周围流动的自由电子,电阻的产生是因为离子阻碍了电子的流动,而阻碍的原因又是由于原子本身的热振动以及它们在空间位置的不确定所造成的。 在超导体中,电子一对一对结合构成了所谓的“库珀对”,它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。这些粒子抱成一团流动,不顾及金属离子的阻力,好像是液体一样在流动。这样,事实上就中和了任何潜在的阻力因素。

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室温超导体材料能够在无需冷却的条件下,零电阻导电,一旦实现将对我们的电网基础设施,高精尖物理科研设备,量子计算,通讯设备等诸多领域产生巨大的影响。

10月14日,英国《自然》杂志发表了一个物理学研究成果,来自美国罗彻斯特大学、英特尔公司和内华达大学的联合研究团队运用一种绿色的光化学合成方式,实现了在287K(约15℃)温度下的含碳硫化氢超导。

超导材料的论文

超导材料分为低温和高温超导材料两种。实用的低温超导材料有NbTi,Nb3Sn,这两种材料可工程化应用,Nb3Al具有很好的超导特性,但制备工艺复杂得很,只有小日本做的比较好!高温超导材料有YBCO薄膜,B2212、B2223带材,MgB2线材等等。另外还有一些不太实用的单质超导材料,如Nb,Hg等等。

这是一种在室温下面就可以实现的超导技术 ,通过它可以使得人类电能的传输零损耗。

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因为这种室温超导体,在不需要冷却的情况下就能正常工作,所以如果成功的话会使很多设备都得到跨越。

超导材料论文摘要

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超导不是绝对没电阻,而是非常小 是无限趋于0 原因:是电阻小到无法测量,并不是绝对为0 金属冶炼技术,不能获得绝对纯净的单一金属,所以超导合金材料里面会含有极少含量的其他具有较高电阻率的物质,导致实际上的电阻不为0,而非理论上的0电阻 超导体 各种材料的电阻率都会随温度的变化而变化。有些材料的电阻率随温度降低逐渐减小,当温度降低到接近于绝对零度(-273℃)时,电阻率突然减小到零。这种现象叫做超导现象,处于超导状态的导体(即完全没有电阻的导体)叫做超导体,导体转变为超导体的温度叫做转变温度或临界温度。1911年荷兰物理学家首先发现汞的超导现象,到现在已经发现的超导体达100多种,许多金属如铟、锡、铝、锌等,合金和化合物都可成为超导体。 超导体的应用十分广泛。例如,利用超导体电阻为零的性质制作的超导线圈,可以大大减少电能损耗,提高功率。目前,超导体已逐步应用于发电机、电缆、交通运输设备等方面。由于超导体需要的温度极低,达到低温所需的技术和设备较复杂,这就使超导体的应用受到限制。因此,研制高温超导体、简化低温技术和设备,是目前现代物理学的重大研究课题。 超导体,气体液化问题是19世纪物理学的热点之一。1911年昂内斯发现:汞的电阻在42K左右的低温度时急剧下降,以致完全消失(即零电阻)。1913年他在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象。由于“对低温下物质性质的研究,并使氦气液化”方面的成就,昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。 直到50年后,人们才获得了突破性的进展,“BCS"理论的提出标志着超导电性理论现代阶段的开始“BCS"理论是由美国物理学家巴丁、库珀和施里弗于1957年首先提出的,并以三位科学家姓名第一个大写字母命名这一理论。这一理论的核心是计算出超导体中存在电子相互吸引从而形成一种共振态,即存在“电子对”。 1962年英国剑桥大学研究生约瑟夫森根据“BCS”理论预言,在薄绝缘层隔开的两种超导材料之间有电流通过,即“电子对”能穿过薄绝缘层(隧道效应);同时还产生一些特殊的现象,如电流通过簿绝缘层无需加电压,倘若加电压,电流反而停止而产生高频振荡。这一超导物理现象称为“约瑟夫森效应”。这一效应在美国的贝尔实验室得到证实。“约瑟夫森效应”有力的支持了“BCS理论”。因此,巴丁、库怕、施里弗荣获1972年诺贝尔物理奖。约瑟夫森则获得1973年度诺贝尔物理奖。 德国物理学家柏诺兹和瑞士物理学家缪勒从1983年开始集中力量研究稀土元素氧化物的超导电性。1986年他们终于发现了一种氧化物材料,其超导转变温度比以往的超导材料高出12度。这一发现导致了超导研究的重大突破,美国、中国、日本等国的科学家纷纷投入研究,很快就发现了在液氮温区(-196C以下)获得超导电性的陶瓷材料,此后不断发现高临界温度的超导材料。这就为超导的应用提供了条件。帕诺兹和缪勒也因此获1987年诺贝尔物理奖。

1957年,美国物理学家巴丁(John Bardeen)、库珀(Leon Cooper)、施里弗(Robert Schrieffer)提出了BCS理论(将他们名字的第一个字母组合命名)来解释超导现象的微观机理。BCS理论认为:晶格的振动使自旋和动量都相反的两个电子组成动量为零的库珀对,所以根据量子力学中物质波的理论,库珀对的波长很长以至于其可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成电流。巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年的诺贝尔物理学奖。

一般的超导体都是低温超导,温度越低导电性能月好

超导材料论文5000字

超导技术的主体是超导材料。简而言之,超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失:近年来,随看材料科学的发展,超导材料的性能不断优化,实现超导的临界温度越来越高。20世纪末,科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料,室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。 超导的缺点为现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态。这种情况是比较难大规模做到,在整条通讯线路上采取这样的技术是不太实际的这也是目前不能大量应用的原因。

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1911年,荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞,当温度下降到2K时,水银的电阻完全消失,这种现象称为超导电性,此温度称为临界温度。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的「高温」,其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的,对一般人来说算是极低的温度。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把超导体放在磁场中冷却,则在材料电阻消失的同时,磁感应线将从超导体中排出,不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是突破温度障碍,即寻求高温超导材料。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体,要产生这么大的磁场,需要消耗5兆瓦的电能及大量的冷却水,投资巨大。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。超导发电机在电力领域,利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万~6万高斯,并且几乎没有能量损失,这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5~10倍,达1万兆瓦,而体积却减少1/2,整机重量减轻1/3,发电效率提高50%。磁流体发电机磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电,是利用高温导电性气体(等离子体)作导体,并高速通过磁场强度为5万~6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单,用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。超导输电线路超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器,从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线路上,光是在中国,每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。广阔的超导应用高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。超导磁悬浮列车利用超导材料的抗磁性,将超导材料放在一块永久磁体的上方,由于磁体的磁力线不能穿过超导体,磁体和超导体之间会产生排斥力,使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。超导计算机高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列,但密集排列的电路在工作时会发生大量的热,而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路,其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作,不存在散热问题,同时计算机的运算速度大大提高。此外,科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管,甚至完全用超导体来制作晶体管。核聚变反应堆“磁封闭体”核聚变反应时,内部温度高达1亿~2亿℃,没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”,将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来,然后慢慢释放,从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。

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