高溫超導材料發(fā)展歷史復習進程

高溫超導材料發(fā)展歷史

人們把臨界溫度Tc達到液氮溫度(77K)以上的超導材料稱為高溫超導材料主要是具有較高臨界溫度的氧化物超導體。

到目前為止，人們已發(fā)現在正常壓力下有28種元素、約5000種合金和化合物具有超導電性的超導元素。

表1給出了超導元素的臨界溫度和OK時的臨界磁場3.3.1元素超導體過度元素18種非過度元素10種正常壓力下鈮的臨界溫度是超導元素中最高的，=9.26K；元素中臨界溫度最低的是鎢，=0.012K。

超導元素在周期表中的分布有如下的規(guī)律：①堿金屬Li、Na、K、Ru、Cs和良導體Cu、Ag、Au等一價元素均不是超導體；②Cr、Mn、Fe、Ni、Co等鐵磁性或反鐵磁性元素也都不是超導體;③超導元素的價電子數有下列關系:2〈〈8；④除個別例外，超導元素明顯地可分為過渡金屬和非過渡金屬兩個集團。在過渡金屬中,為奇數的元素,較高。當=5和7時,出現峰值。對于非過渡金屬，隨增大而單調地增高。

某些元素只有在高壓下或低溫底板上淀積為薄膜時才呈現超導電性。前者如Cs、Ba、Y、Ce、Si、Ge、P、As、Sb、Bi、Se、Te和Lu等；后者如Bi。在低溫底板上淀積W、Be、Ga、Al、In和Sn的薄膜，其與大塊材料相比，都有較大的提高。值得強調的是，稀土元素La在150kbar壓力下,其高達12K。通常對少量雜質并不敏感，但磁性雜質（如Ir和Mo）會使降低，甚至使超導電性消失。

《日經產業(yè)新聞》2006年報道，日本大阪大學教授清水克哉領導的小組將鈣夾在鉆石中間，并向其施加壓力，然后通過安裝在鉆石上的電極測量電阻，分析鈣電阻的變化。結果發(fā)現，當壓力超過300億帕斯卡時，電阻開始急劇變化。當壓力增加到1610億帕斯卡時，鈣在約零下248攝氏度的條件下出現了超導現象。

刷新了單一元素超導臨界溫度的最高紀錄。此前，鋰以零下253攝氏度的超導臨界溫度保持著這一“高溫”冠軍稱號。

3.3.2合金與化合物超導體

為了尋找較高臨界溫度的超導材料，在50年代早期，科學家們將注意力轉向了合金和化合物。1952年，發(fā)現了臨界溫度為17K的硅化釩，不久又發(fā)現了臨界溫度為18K的鈮錫合金。1960年，昆茲勒發(fā)現了鈮錫合金在8.8萬高斯磁場中仍具有超導性。它正是第Ⅱ類超導體。以后，又陸續(xù)發(fā)現了若干鈮系列合金超導體。1973年，發(fā)現了鈮鍺合金，其臨界溫度可達23.2K，這一發(fā)現又激起了科學家們尋找高溫超導體的熱情。第Ⅱ類超導體發(fā)現后，美國和英國的一些公司又花了近10年時間開發(fā)可靠的超導產品。目前主要有：①Nb、Ti類超導合金，其價格較低，易加工處理，是制造超導體的重要材料。②Nb3Sn和V3Ga等類金屬互化物。超導化合物的Tc值要比超導合金高，且可通過調整、改進組成來進一步提高Tc值。復合法制Nb3Sn,V3Ga線材制成超導線或帶,繞成線圈,導入電流,產生磁場用途:Powertransmission電力傳輸NbTi低溫超導線材Bi系高溫超導線材

超導線材相對于一般線材的不同在于沒有能量的消耗，因為超導的零電阻特性，電子在晶格中運動不會晶格碰撞產生熱能，也就不會有能量損耗的出現??！

1998年7月，北京有研總院與其他單位共同研制成功中國第一根一米長一千安培鉍系高溫超導直流輸電模型電纜。這項成果被兩院院士列為當年中國十大科技進展。此次研制成功的高溫超導帶材長一百一十六米，寬三點六毫米，厚為零點二八毫米，以螺旋管方式纏繞，用四引線法全長度測量，七十七Ｋ液氮溫度（零下一百六十九攝氏度）自場下臨界電流達十二點七安培，各項技術指標均達到國內領先水平。

德國Augsburg大學的科研人員近日宣布，其經過研究發(fā)明了一種新型的超導電材料，該超導電體具有強大的電力傳輸能力，如果其得以廣泛應用的話，將大大降低電力輸送線路的生產成本。這次他們研制的超導電材料，其實是利用現有的超導電材料制成，其工作性能良好，并且對生產工藝要求不高。

3.3.3高溫超導材料發(fā)展歷史1988Nobel1913Nobel75yrs1987朱經武(C.W.Chu)、吳茂昆(M.K.Wu)discoveredYBaCuOwithTc>77KAir=78%N21986年8月，IBM的蘇黎士研究室的米勒教授和貝德諾茲教授發(fā)現了一種銅氧化合物，它們在35K的溫度下電阻接近于0，一下子把超導溫度提高了12度；1986年12月，米勒教授和貝德諾茲教授發(fā)現了一種新型的陶瓷超導體(此前超導體都是金屬)，這種超導體把超導性的臨界溫度又提高到了38K；1987年初，美籍華人科學家朱經武教授和他的學生吳茂琨發(fā)現了另外一種材料；釔－鋇－銅－氧化物，使超導記錄提高到了93K。在這個溫度區(qū)上，超導體可以用廉價而豐富的液氮來冷卻，

美國《科學》雜志網站報道說，物理學界認為這是高溫超導研究領域的一個“重大進展”。日本科學家首先報告說，氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在臨界溫度26開爾文（零下247.15攝氏度）時，即具有超導特性。2008.3月25日，中國科技大學陳仙輝領導的科研小組又報告，氟摻雜釤氧鐵砷化合物在臨界溫度43開爾文（零下230.15攝氏度）時也變成超導體。

最新進展

2008.3月28日，中國科學院物理研究所趙忠賢領導的科研小組報告，氟摻雜鐠氧鐵砷化合物的高溫超導臨界溫度可達52開爾文（零下221.15攝氏度）。2008.4月13日該科研小組又有新發(fā)現：氟摻雜釤氧鐵砷化合物在壓力環(huán)境下產生作用，其超導臨界溫度