兴义民族师范学院
2013届本科毕业生学位论文
高温超导材料的研究进展及
前景展望
姓 名： 马 关 爱
教 学 系： 物 理 系
专 业： 物 理 学
导师姓名： 张 星
中国﹒贵州﹒兴义
2013年5月
目录
摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论. (1)
1.1超导体的发现 (1)
1.2高温超导体的概述 (4)
第二章高温超导材料研究的内容 (6)
2.1高温超导材料的研究背景 (6)
2.2高温超导材料的特性 (7)
2.3高温超导材料的研究目标 (8)
2.4高温超导材料的研究状况 (9)
2.4.1高温超导的物理进展 (10)
2.4.2对BCS理论的修正[7] (11)
2.4.3RVB理论[7] (11)
2.4.4Luttinger液体理论[7] (12)
2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11] (12)
2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展 (12)
2.4.7高温超导材料其他方面的进展 (14)
2.5影响高温超导研究的因素 (14)
2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素 (14)
2.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素 (15)
2.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响 (15)
2.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应 (15)
2.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应 (15)
第三章高温超导材料的制备工艺 (16)
3.1高温超导材料的研究方法 (16)
3.1.1磁控溅射（MS）法 (16)
3.1.2脉冲激光沉积法 (16)
3.1.3金属有机物化学气相沉积法（MOCVD） (17)
3.1.4分子束外延法（MBE） (18)
3.1.5离子束辅助沉积(IBAD) (18)
3.1.6丝网印刷技术 (19)
3.1.7等离子喷镀法 (19)
3.1.8冲击波法 (19)
3.1.9锻压法 (19)
3.1.10熔融织构生长法（MTG） (19)
3.1.11化学气相沉积法 (19)
3.2一些高温超导材料的制备技术 (20)
3.2.1稀土REBCO块材的制备 (20)
3.2.2YBCO块材的制备 (20)
3.2.3Bi2223块材的制备[29] (21)
3.2.4MgB2块材的制备[29] (21)
第四章高温超导材料的应用前景 (22)
4.1高温超导材料的用途 (22)
4.1.1膜材（薄膜、厚膜） (22)
4.1.2块材 (22)
4.1.3线材、带材 (22)
4.2高温超导材料的的应用前景 (23)
4.2.1高温超导电缆的应用前景 (24)
4.2.2高温超导大电流引线的应用前景 (25)
4.2.3高温超导故障电流限制器（FCL）的应用前景 (25)
4.2.4高温超导变压器的应用前景 (25)
4.2.5高温超导风力发电机的应用前景 (25)
4.2.6高温超导磁悬浮列车的应用前景 (26)
4.2.7高温超导技术在地质学上的应用前景 (26)
4.2.8高温超导在临床医学上的应用 (27)
第五章结论 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
诚信承诺书 (33)
关于学位论文使用授权的声明 (33)
摘要
近年来，在全世界掀起了一股“高温超导热”，各国科学家都竞相投入到了这一领域的开发研究中。为了适应市场的需要，能在国际市场上有一个清楚明白的认识，本人也翻阅了一些相关资料，总结了近年来在这一领域的一些新的进展以及一些相关信息。本论文就是以高温超导这一现象为主线，第一部分介绍了发现高温超导这一现象的历史背景以及对高温超导的阐述；第二部分介绍了高温超导材料的内容，在这一部分中，着重介绍了高温超导材料的一些基本性质，制备这些材料的一些基础理论，以及高温超导材料在一些特定方面的发展；第三部分介绍了高温超导材料的制备工艺，在这一部分中，主要说明的是高温超导材料的制备方法和一些特殊材料的制备技术；第四部分介绍了高温超导材料的应用前景，在这一部分中，着重介绍的是高温超导材料的应用，分为薄膜、块材和带材几个部分的应用，还介绍了高温超导材料的应用前景。高温超导材料在现代市场上有着不可替代的作用，因此各国竞相在高温超导材料的发展研究中各具一格，也希望自己的综述能够对人们的生活有更大的改善，有不同程度的改观。
关键词：超导体，高温超导，高温超导体，高温超导材料。
.
ABSTRACT
In recent years, the world set off a "high-temperature superconducting hot", scientists from various countries are competing to put into research and development in this area. In order to meet market needs, in the international market have a clear understanding, I also read some relevant information, summed up in this area in recent years, a number of new developments as well as some relevant information. In this thesis, the phenomenon is dominated by high-temperature superconducting wire, the first part describes the discovery of high-temperature superconductivity and the historical background of this phenomenon on the HTS exposition; second part describes the content of high-temperature superconducting materials, in this part of the in high-temperature superconducting materials highlighted some basic properties, preparation of some of the basic theory of these materials, as well as high-temperature superconducting materials in some specific aspects of development; third part describes the preparation process of high-temperature superconducting materials, in this part of the , the main explanation is the high-temperature superconducting materials, preparation methods and some special material preparation techniques; fourth part describes the application prospect of high-temperature superconducting material in this section focuses on the application of high-temperature superconducting materials, divided into film, sheet and strip a few blocks part of the application, but also introduces the high-temperature superconducting materials application prospects. High-temperature superconducting materials in the modern market has an irreplaceable role, so countries competing in the development of high-temperature superconducting materials research each with a grid, also want their review can have on people's lives greater improvement, with varying degrees difference.
Keywords: A superconductor, high temperature superconductor,high temperature superconductor, high temperature superconducting material.
第一章绪论
1.1超导体的发现
19 世纪，有关物质导电的宏观经验定律就已建立。例如，欧姆定律、基尔霍夫定律、电阻定律等；因此，科学家们开始了对物质导电性质的研究，关于物质导电的机理已经成为一个非常重要的课题。
1882年，昂内斯（Ones)进入莱顿大学物理系并且担当莱顿大学的物理教授；从此以后，他把自己的主要精力投向了对实验的研究，并且把实验室的全部研究方向都确定在低温方向，经过坚持不懈的多次试验，反复思考，在1911年，昂内斯(Ones)用液氦冷却汞，因为汞在常温下可以连续用蒸馏法提纯，当温度下降到4.2K时,水银的电阻降为3×10－6以下；在3K 时，他发现电阻完全消失，这就是零电阻现象或超导现象，这是他第一次观察到的超导电性。具有此现象的物体称为超导体。1922年2月，昂内斯发现，在温度降低为 4.3K 时，铂的电阻也是一个定值。他认为这个定值是由杂质引起的，但当时他没有很有力的证据。因此，把上述的这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。
传统的超导电性现象只能在液氦温区(-269℃)才能出现，而氦是一种稀有气体，因而大大限定了超导的利用。超导体的零电阻效应被昂内斯发现以后，人们惊喜万分，他们的生活也将会被改变，所以在相当长的一段时间里，一直误认为超导电性是超导体的最本质的性质，却忽略了超导体的磁性质。不久以后，迈斯纳在做实验的过程中注意到超导体在有磁场时的转变中，有滞后现象存在。1933年，迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另外一个极为紧张的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去了。后来他们做了一个实验，即对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球四周的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体以外了，人们将这类征象称之为“迈斯纳效应”。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损失，电流可以毫无阻力地在导线中流过很大的电流，从而产生超强磁场。
后来人们还做过一个实验：在一个浅平的锡盘中，放进一个体积很小但磁性
很强的永远磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时候可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，渐渐地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着紧张的意义，它可以用来鉴别物质是不是具有超导性。后来还发现，假如把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消掉的同时，磁感应线将超导体排挤，即出现抗磁性；因此，零电阻和抗磁性就成为超导体的两个基本特性。能使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度；依照磁化强度与外加磁场的不同，又可把超导体分为第Ⅰ类和第Ⅱ类超导体，即低温超导和高温超导。后来他们又发现很多金属和合金都具有与上述汞邻近似的低温下掉往零电阻的特性，由于它的非凡导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于这一发现获得了1913年诺贝尔奖。在他们以后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。
超导电性是宏观世界的一种现象，在解释超导现象时，它的微观机制是如何的呢？还没有人能够给出恰当的解释。此后，许多人开始这方面的研究。他们认为，金属电子导电理论所使用的自由电子模型对超导体不再适用，应该充分考虑电子间以及电子与正离子间的相互作用。从此以后，超导物理界在电子间的库仑作用以及电—声相互作用方面展开了广泛的研究。最终在1957 年由巴丁、库珀和施里弗三人共同建成了完整的超导微观机制。此后，一些物理学家根据前人的工作，相继地发现了超导隧道效应和约瑟夫森效应。因此，超导材料的磁电障碍已被跨越，但摆在科学家们眼前的最大难题是温度障碍，即高温超导。
1973年，有科学家发现超导合金――铌锗合金，其临界温度提高到了23.2k，这一重大突破一直在科学界保持了将近13年。到了1986年1月，瑞士物理学家卡尔·亚历克斯·米勒和他的德国合作者约翰尼斯·格奥尔·贝德诺尔茨宣布，他们发现了一种不寻常的高转变材料，这种陶瓷氧化金属材料在一定的温度下(-196℃)就会失去电子阻力达到超导状态。同年，美国的贝尔实验室在研究高温超导材料的过程中，无意中发现了临界温度达到了40k，液氢的“温度障碍”（40k）终于被突破，这又成为科学发展的一大进展，找到提高临界温度的材料将很快被发现。
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-O 化合物体系中获得40.2K的超导转变。同年12 月26 日，中科院
物理研究所宣布，他们成功地获得转变温度48.6K 的超导材料。
1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度障碍”（77K）被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。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。
高温氧化物超导体的出现，突破了温度障碍，把超导应用的温度从液氦提高到了液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场（Hc2（4K）＞50T），能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的方便，在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。
高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如：非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及到了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等多方面取得了重要进展。
到了20世纪30年代，唯象理论有了进一步的发展，金属电子导电理论此时在许多方面取得了巨大的成功。但是超导现象却一直还不能得到一个很好的解释，因此，有更多的科学家产生了极大的兴趣，纷纷加入到了对超导体的研究中。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，却一直不为人们所知，到了现代，科学家们一直致力于对超导材料的研究，基本上形成一些初步定论，但更多的不为人知的领域正在吸引着人们去挖掘，去探索，去发现。
高温超导体具应有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），因此，
提高温度，有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。
1.2高温超导体的概述
超导现象的发现与极低温度的探索有着密切的联系，而极低温度的获得是从气体液化技术开始的。热力学的发展使人们对低温的获得和存在绝对温度的思想产生了重大的影响。此时人们注意到纯金属的电阻随温度的降低而减少的现象。1902 年，开尔文认为随着温度的降低，电子将凝结在金属原子上，使金属的电阻变得无限大。随后昂内斯认为电阻先随温度降低到一个极小值，然后开始加大，并会在绝对零度时变为无穷大。早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用，而人们没有一刻放弃过对高温超导体的探索。从1911年到1986年，75年的时间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K，才提高了19K。1986年研究高温超导进入关键时期，在这一年中高温超导的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，而且可以将超导温度提高30K，日本也在这方面进行了研究，而且把超导温度提高到37K；12月30日，休斯顿大学的科学家朱经武又将超导温度提高到了40.2K：1987年月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到了43K；不久，日本综合电子研究所有把超导温度提高到了46K和53K；中国科学院也没有放松对高温超导体的找寻，由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48.6K的锶镧铜氧化物系超导体，并且看到了在70K时发生转变的迹象；2月15日，朱经武、吴茂昆获得了98K的超导体；3月3日，中国获得了100K以上的超导体；3月12日，北京大学成功的做成了用液氮进行超导磁悬浮的实验；3月27日美国华裔科学家发现了在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象；因此，可以说高温超导体的研究取得了重大的突破。20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代，全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。1981年合成了有机超导体，1986年缪
勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4，其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。1987年在超导材料的探索中又有新的突破，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO （钇铋铜氧）。1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。1913 年9 月在华盛顿召开的第三届国际制冷会议上，昂内斯正式提出了“超导态”概念。至此，人类终于实现了液氮温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，因此被称为高温超导体。
第二章高温超导材料研究的内容
2.1高温超导材料的研究背景
在科技日新月异的今天，科学技术的发展已成为衡量一个国家经济发展的重要指标。然而随着经济的发展，人们的需求已不可能停留在当初的生活水平，当前的物质发展再也满足不了人们的生活需求。因此，需要开发更多的资源、更多的材料。
1986年1月，瑞士物理学家卡尔·亚历克斯·米勒和他的德国合作者约翰尼斯·格奥尔·贝德诺尔茨宣布，他们发现了一种不寻常的高转变材料，这种陶瓷氧化金属材料在一定的温度下(-196℃)就会失去电子阻力达到超导状态。米勒和贝德诺尔茨因此获得了诺贝尔物理学奖。1991年，法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6＋δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。随后的实验证明，这种信号仅在超导体处于超导状态时才显著增强并被称为磁共振模式。这个发现表明电子的自旋以某种合作的方式产生一种集体的有序运动，而这是常规超导体所不具有的。这种集体运动有可能参与了电子的配对，并对超导机制负责，其作用类似于常规超导体内引起电子配对的晶格振动。但是，在另一个超导体La2
Sr x CuO4＋δ（单铜氧层）中，却无法观察到同样的现象。这使物理学家怀－x
疑这种磁共振模式并非铜氧化物超导体的普遍现象。1999年，在Bi2Sr2CaCu2O8
单晶上也观察到了这种磁共振信号。但由于Bi2Sr2CaCu2O8＋δ与YBa2Cu3O6＋δ＋δ
一样，也具有双铜氧层结构，关于磁共振模式是双铜氧层的特殊表征还是“普遍”现象的困惑并未得到彻底解决。理想的候选者应该是典型的高温超导晶体，结构尽可能简单，只具有单铜氧层。困难在于，由于中子与物质的相互作用很弱，只有足够大的晶体才可能进行中子散射实验。随着中子散射技术的成熟，对晶体尺寸的要求已降低到毫米量级。晶体生长技术的进步，也使Tl2Ba2CuO6＋δ单晶体的尺寸进入毫米量级，而它正是一个理想的候选者。科学家把300个毫米量级的Tl2Ba2CuO6＋δ单晶以同一标准按晶体学取向排列在一起，构成一个“人造”单晶，“提前”达到了中子散射的要求。经过近两个月散射谱的搜集与反复验证，终于以确凿的实验数据显示在这样一个近乎理想的高温超导单晶上也存在磁共振模式。
这一结果说明磁共振模式是高温超导的一个普遍现象。而La2
Sr x CuO4＋δ体系上
－x
磁共振模式的缺席只是“普遍”现象的例外，这可能与其结构的特殊性有关。关于磁共振模式及其与电子间相互作用的理论和实验研究一直是高温超导领域的热点之一，上述结果将引起许多物理学家的关注与兴趣。
高温超导陶瓷化金属材料的出现，使人们第一次可在液氮温区应用超导材料，从而引起了科学界的高度重视，成为20世纪80年代最重大的科技成果被载入史册，同时也促进了科学家们开始思考“室温超导体是否存在”的问题。
1997年，研究人员发现，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构，它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。
高温超导的出现，使国内外顿时掀起了一场前所未有的“超导热”，我们从未停止向未知世界、向前沿领域更深更广的探索，远到浩瀚宇宙，近到衣食住行，大到庞然大物，小到纳米尺度的微观世界。这一远一近，一大一小，昭示了我们人类生存的浩淼空间，更显示了科技创新的广阔天地。我国基础研究的成就，不仅丰富了人类的知识宝库，还为提升我国在国际学术界的地位，为科学的发展和繁荣做出了重要贡献。自从高温超导材料发现以后，科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度可达125K，汞系化合物超导材料的临界温度则高达135K。如果将汞置于高压条件下，其临界温度将能达到难以置信的164K。
2.2高温超导材料的特性
高温超导材料是具有高临界转变温度(Tc)能在液氮条件下工作的超导材料。银主要是氧化物材料，所以又称为高温氧化物超导材料。高温超导材料不仅超导转变温度高，而且成分是以铜为主要元素的多元金属氧化物，含氧量不确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）大多是变价金属，因此存在多种化合价，化合物中的金属元素在一定范围内能够全部或者部分被其他金属元素所取代，但仍不失超导电性。高温超导材料具有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异性。
1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C 时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的
低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。实验表明：超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关，还与外磁场强度和通过超导体的电流有关，这意味着存在临界电流，超过临界电流就会出现电阻。超导体的直流电阻率在一定的温度下突然消失，被称作零电阻效应。这是超导体的第一个特性。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年若贝尔奖。
1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。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。“迈斯纳效应”又叫完全抗磁效应，这是高温超导超导材料的第二个特性。“迈斯纳效应”有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超导性。
因此，完全抗磁效应和零电阻效应成为了超导材料的两个重要特性。
2.3高温超导材料的研究目标
高温超导材料的研究，是为了能在新型导体材料探索和非常规超导机理研究上力争突破，作出重要原始创新性的理论成果，促进科学的发展；提高实用超导材料的临界电流和临界磁场，在超导材料科学及应用基础研究的主要方面，继续保持在世界前列；同时为我国超导高技术产业化解决基础科学问题；培养一批优秀的，扎根国内的具有国际水准的学术带头人士，培养优秀的研究生，博士生和博士后。然而在这个大的总体目标下，我们应该按照我们的预期目标分期，分阶段来完成，具体可以从以下几个方面来展开我们的工作：
1. 探索新的高温超导材料，寻找新的合成工艺，期望能够得到更高的转变温度的材料，临界电流更大，应用性更好的高温超导材料。争取能够合成更多的材料，并且应用这些新型材料，在结构表征和物理研究方面率先做出有重要影响
的的工作。
2. 利用多种有特色的研究手段，深入研究非常规超导体超导态的低能激发，正常态的费米液体行为，关注量子临界相交，在非常规高温超导机理解决的过程中作出重要甚至奠定性的工作，努力提出正确的模型和物理图像，置之解决高温超导机理问题；在反磁铁背景高温超导体的机理方面有重要进展，并找出规律，为高温超导材料的寻找提供了指导。同时完善自己现已有的先进实验手段，对于他国的先进手段，我们可以进行借鉴，取其精华，去其糟粕，绝不可完全盲目的进行照搬照套。
3. 开展铁基超导材料实用化基础研究，搞清铁基超导体的弱连接物理特性，建立新型铁基超导线带材料制备和超导性能控制机理及性能表征理论和技术体系，努力提高铁基材料的超导临界参数，掌握高性能铁基超导线带材料的制备技术和方法。使在
4.2k的临界温度下临界磁场达到110T，铁基线带材料的临界电流密度达到105A/cm2，并使得10米级超导线的超导电流达到100A。探索利用后砷化处理方法来制备铁砷超导材料的薄膜和厚膜。
4. 理解YBCO涂层导体中超导层厚、微结构与超导电性之间的关联性，认识其中的材料科学和物理机理问题；建立具有周期性和异质相薄膜掺入的特殊超导层结构，探索出一条抑制超导厚度效应的有效途径；在厚化的YBCO涂层导体超导载流能力方面有所突破，同时提高YBCO涂层超导体厚膜磁场下的载流能力。在当下，液氦温度单位厘米宽的超导临界电流达到了500—1000A/cm-w，液氦温度5T磁场中临界电流密度达到20000A/cm2 （77k，5T）。
5.以关键技术研发和产业化为核心，突出超导材料规模化生产和超导技术工程化示范应用。
6.注重超导队伍的平台建设，稳定和发展超导队伍的基础建设，培养优秀的中青年学术带头人，创造条件，吸引优秀的年轻超导人才回国效力；促进建立我国基础材料和物理研究，实用超导材料的科学评估，超导薄膜和期间研究工艺研究平台。从组织结构上推动我国超导研究的发展。
2.4高温超导材料的研究状况
自从1986年发现高温超导以来，科学家们都在致力于提高临界温度的突破，
他们把更多的时间和精力投入到实验和理论的探讨和分析中，合成了更多的新材料并投放到市场中；在高温超导这一领域内，开发新的材料已引起了全世界科学界的极大兴趣和广泛的关注，在高温超导理论机制和超导电性方面取得了共识，比如零电阻效应、完全抗磁效应（迈斯纳效应）、超导隧道效应（约瑟夫效应：当两块导体之间用很薄的氧化物绝缘层隔开，形成Ｓ－Ｉ－Ｓ结构，将出现量子隧道效应，这种结构称为隧道结，即使在结的两端电压为零时，也可以存在超导电流，这种超导隧道效应就被称为约瑟夫效应）、电子呈对态，配对的电子扮演波色子的角色，从而成凝聚态等。我们利用超导体的这些特殊的性质可在科学和生产上发展许多有重要应用价值的开发领域，如强磁体和超导量子干涉仪器件（SQUID）。但是是什么样的围观机制导致超导体具有如此一些性质的问题仍然是全世界都在关注的。
高温超导由于具有层状结构故为各向异性，但应用要求是高温超导材料必须具有很高的临界温度和很大的临界电流密度，然而它们却与材料的各向异性密切相关联，因此对于材料的围观机制的研究势在必行，如果对对微观机制不能达成一个共识，要克服临界温度和临界电流是不可能的，所以摆在我们的面前的困难还很突出。但是还是取得了一些可喜的成就，下面就一些相关方面作探讨、研究。
2.4.1高温超导的物理进展
我们大家都熟悉物质都是由原子核和核外电子组成。铜氧化物高温超导材料电子之间也存在很强的相互作用，而其电子特性已经偏离了常规的金属费米液体规律，因此高温超导转变温度、短的相干长度、各向异性以及正常态下的不寻常特性还是依然引起科学家们的广泛关注。1987年安德森提出的高温超导材料的一些重要特征[1]，给科学家们指明了方向：一、准二系统，铜氧面（CuO2）是关键结构，面与面之间是弱的耦合；二、高温超导的基态是莫特（Mott）绝缘体；
三、掺杂导致超导和低能的维度结合将产生奇异的重要特性，这给了我们很大的启示，我们不可能一直应用传统的理论、观点来给出一个很明确的解释。为了证实这些理论的成立，安德森在随后的一些实验上得到了解释，总结出了新的一套可以解决上述结论的理论：非费米液体高温超导理论，即空穴（Holon）和自旋子（Spinon）理论[1]，随后还出现了一些很具有代表性的理论：施瑞弗的自旋袋
理论（Spin Bag）【2】、近邻反铁磁超导理论【3、4】、沃玛的边缘费米液体模型【5】、张守晟的SO（5）理论【6】，虽然百家争鸣，但所有的这些理论始终还是不能解决所有的实验现象，一些问题还是有待于进一步的研究。
根据BCS理论，高温超导材料的转变温度Tc值一般小于40k，但是，大多数高温超导材料的临界温度在液氦以上，这些材料应用BCS理论来解释就不符合，因此为了能更好的在高温超导材料这一领域内发展，必须对BCS理论予以修正，或者说应该寻找比BCS理论更完美的理论来解释存在的现象，基于这一矛盾的出现，高温超导可以分为两类：一种理论是基于BCS电—声子耦合机制的补充修正，另外一种是建立新的理论模型[7]来予以说明。
2.4.2对BCS理论的修正[7]
在这一理论的修正过程中，有专家提出了以下模型：
1、极子化—双极子化模型：这一模型在强关联系统中，双极子化形成的玻色—爱因斯坦凝聚，而玻色—爱因斯坦凝聚的温度反比于有效质量，因此Tc将随着耦合增强和质量的增加而下落[8]；这一模型的提出，可以使温度突破液氦40k 的局限，可以使温度高达100k，同时也突破了BCS理论的限制。
2、激子模型[7]
在这一模型中，它认为电子对之间是通过交换电子型的元激发来产生相互吸引作用，从而产生电子对形成超导体。但是这一理论并不能完全解释现象，还存在很大局限，不能用实验来完全证实；因此，这一理论模型还有待于证实。
3、自旋涨落模型[7]
这一理论模型认为电子间交换的是自旋涨落而产生吸引作用导致超导。这一理论只是定性高温超导机理，也不能用来解释大多实验现象，所以此理论也有待于进一步的发展和完善。
2.4.3RVB理论[7]
RVB理论也叫共振价带理论，他是从自旋电荷分离的两类元激发的观点来研究超导电性的。在这一理论中主要考虑了高温铜氧化物的几个重要的特征[9]：低载流子的浓度，强交换相互作用，半满情形的Mott绝缘行为，由于电子之间有强的库伦作用，系统中不存在低能量的电荷密度涨落，但是允许有自旋密度涨
落。因为有这种涨落的存在，使得在系统中基态不再是反铁磁的奈尔态而代之能量更低的状态，所以被称为是共振价态（RVB态）。在这一理论状态下认为，电子的强关联导致系统电荷和自旋的分离，从而有着两种形式元激发：一种是自旋孤子，另一种是空穴孤子。
2.4.4Luttinger液体理论[7]
Luttinger液体已被称为可以解释有关铜氧化物超导体的一个重要的实验结果。在这一理论中，服从费米统计的是能量较低的玻色子的激发，所以一维Hubbard模型可以用电荷和自旋相分离的波函数来表示，这样可以使得Hubbard 模型解释得更精确。然而在Luttinger液体超导微观模型中，一维Hubbard模型的一些严格结果和二维Hubbard体系的Luttinger液体行为是最基本的出发点。这一结论只对于弱相互作用的气体，对于窄能带、电子之间强作用时，费米液体理论不再适用，受到了严重的限制，与BCS理论有很大的差异性。当U》t时，Hubbard模型约简化为t-J模型[10]，t描述电子自旋运动，J表示电子自旋作用。因此，利用这一液体理论，就可以得出以d波为主的序参数，并能解释高Tc等超导电性，也可以利用哈密顿量从微观的角度解释高温超导机理。
2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11]
高温超导铜氧化物的母化合物是反铁磁绝缘体，当两个自旋反向的空穴处于最近邻铜原子上时，两个电子不再通过晶格震动的声波场产生吸引，而是近邻铜原子上的电子自旋配对，所以被称为反铁磁自旋配对，Angerson就是从此点出发来认识高温超导铜氧化物的性质的。并且给出了推广的BCS理论的能隙方程，计算出了计算的序参量含有很多的d波成分，同时也解释了CuO面内穿透深度的反常，从上述结论中的能隙方程也可以导出较高的Tc。
2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展
电子参杂超导体的制备过程中，由于要求的技术高，所以面临的困难是很难在短时间之内解决的；随着科学技术的进步，很多的专家为了能找到更高临界温度Tc、更高临界电流Jc的高温超导体，不得不还是走进了这一个困难重重的领域；下面我们以铜氧化物为例做一些总结：
1、配对机制
空穴型高温超导机制即是欠掺杂区为d波配对；而电子型掺杂超导体存在很大的争议，但都围绕着s波和无序的d波[12-14]，而光电子发射实验结果和d波对称相一致[15-16]，受到分辨率的影响，实验结果还是不是很理想。但人们还是相信崔的三晶界相敏感试验[17],实验在按照dx2-dy2配对对称性设计的三晶界点上发现了半个磁通量子，这是d波对称性的标志。有了这些实验结论及一些理论上的分析，我们可以很肯定电子掺杂型高温超导体是d波配对的[18]。
2、电子型铜氧化物中的费米液体理论失效
朗道的费米液体理论能够很好地用来描述固体中的电子特性，电子被准粒子代替，在低温的情况下准粒子的电导和热导服从韦德曼-佛朗斯定律[19]。然而对最佳掺杂的PCCO(Pr2-x Ce x CuO4-y)在15T的磁场下，超导电性完全被压制，实验发现在极低的温度下电导和热导不符合韦德曼-佛朗斯定律,所以还有待于对过掺杂以及极度掺杂的PCCO的研究，这样才能对电子掺杂型的高温超导体做出更多更准确的信息。
3、被超导掩盖下的赝能隙
在实验中发现，空穴型的高温超导体在实验上不能清楚的知道超导态共存且竞争的有序态，因为临界长很高，无法完全压制超导态；而电子型掺杂超导体能够很好地知道，就是因为它的临界场较低，超导态被完全压制。爱尔夫用实验排出了赝能隙来源于超导序参量，而是其他的竞争序导致了这种结果。
4、理论上的超导体
拉夫林提出了Gossamer超导体的概念[20]。这个词是稀薄的意思，他提出这个概念是意思是认为未掺杂的铜氧化物可以被看成超导能隙非常大，而超导密度非常低，即有很稀薄的超导电性。他提出这个概念引起了更多人的广泛注意。张富春[21]通过研究Hubbard模型证实了库伦排斥能U较大时，半满填充的基态是反铁磁Mott绝缘体，库伦排斥能小于某个特定值时，少量的双占位出现，从而产生少量空位，点自由了活动的空间，体系就转变为Gossamer超导体。所以说铜氧化物很可能是一种非常脆弱的超导体。
2.4.7高温超导材料其他方面的进展
日本公司成功的开发出一种汽车发电机，它是用钕铁系永磁体制作而成；它是利用磁通控制的方式来实现发电机的输出电压保持恒定又达到很高的发电效率，同时实现了高输出电压与高效率发电；这一控制方式就在于利用了空气具有相当于铁2000倍的磁路电阻，在构成发电机的定子与磁通控制笼之间设置空隙，通过增减这一空隙来控制永磁体的磁力增减的，它可以达到高达百分之几九十的发电效率，但随着发电效率的提高，所需要投入的费用会大幅度增加。
20世纪80年代初，美国能源部开始进行火山岩浆发电的可行性基础研究，因为火山喷发初的高温岩浆蕴藏着巨大的能量。90年代初的时候建成岩浆发电厂。当时的设计思想是用水泵把水压入井孔直达6000米深的高温岩浆区，水遇到高温岩浆变成蒸汽后喷出地面，驱动汽轮发电机发电。据报道，一口井得到的能量可抵得上一台5万千瓦的发电机组。日本也在从这一方面进行实验，从35米深处的井中获得了190°C的高温热水。英国也于1995年建成一个6兆瓦的热岩发电厂，可满足一个2万人的小城市的供电；高温岩浆的确有着巨大的开发前景。
目前高温超导可以分为四类：即稀土类123系（以YBa2Cu3O y为代表）、铋系、铊系和汞系。稀土类123系各向异性最小，但它具有很高的临界电流密度Jc；铋系各向异性最大；铊系，汞系居于前两者之间，临界温度Tc高达130k，但是易挥发而且有毒，所以开发较少。这四种高温超导的实用材又可以分为丝材，大块材和薄膜。铋系的丝材开发最好，其中铋系的2223相的材料是丝材的主要产品。在高的静液压力下，铜氧化物曾出现过164K温度，钙锶铜氧曾出现过150k-170k之间的高温，钇钡铜氧出现过240k-340k之间的温度，但到目前为止，试验中仍不能逾越134k的这个温度点[22]，所以更多的困难还摆在我们的面前。
2.5影响高温超导研究的因素
2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素
绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素，所以减小运输过程中的电流的损耗是一个必须要注意的问题。
改变世界——常温超导体 摘要： 火力发电厂可以建造在任何地方，但利用可再生能源的绿色电厂就要谨慎选址了，因为高原上才有强劲的风，沙漠中方能长沐日光，因此要向绿色能源转变，我们面临的最大挑战之一，就是如何跨越数百千米的距离，将这些来自偏远之地的电力输送至城市。何为超导： 超导是指导电材料在温度接近绝对零 度的时候，物体分子热运动下材料的电阻趋近于0的性质。“超导体”是指能进行超导 传输的导电材料。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。人类最初发现物体的超导现象是在1911年。当时荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes，1853～1926）等人发现，某些材料在极低的温度下，其电阻完全消失，呈超导状态。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。（来自：必应） 发明经历： 1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼 斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去 电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的 这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一 定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。（来自：百 度百科） 常温超导体： 室温超导体，即为室温下电阻为零的导电体。电能因输电线存在电阻而变成热量白白损耗，是远距离电力传输中困扰人们的一大难题。随着低温超导体被发现，超导电缆逐渐投入应用，但是复杂的制冷设备和加工工艺，依然使输电成本难以降低。因此，科学家希望能找到一种可以在常温下就实现 超导的导电体。 在2014年以前，学术界认为室温超导 体是个理想化的概念，现实中基本不可能存在室温超导体，但是，在2014年12月，多家媒体突然报道常温超导被证实。尽管只能存在几皮秒，但是这也许就是真的突破的开始。以前的问题是怎么找到常温超导材料，现在的问题变了——怎么让常温超导材料 坚持久一点！（来自：百度百科） 工业应用背景： 常温超导技术可广泛应用于铁道、机动车、发电机、马达、蓄电池、变压器、航空、船舶、诊断装置、电脑等众多行业。应用常温超导技术的机动车，不使用一切石化燃料，可全自给动力且有超环保性能。应用常温超导技术的磁浮列车，车身轻、极低噪音、时速达500公里以上，可使列车浮上地面达 10厘米（其他磁浮列车浮上地面仅8毫米），除发生严重事故外，列车行驶时与轨道接触的危险性极小，故在安全性能上大大超过其他磁浮列车。 结语： 最先进的超导电缆可将电能输送几千 千米而仅有百分之几的损耗。但麻烦的是，电缆必须一直浸在77K(约-196℃)的液氮之中。因此，如果要架设这样的电缆，每隔一千米左右就必须安装泵机和冷却设备，大大增加了超导电缆方案的成本和复杂程度。 能在常温常压下工作的超导体，将使全球化电力供应梦想成真。通过横穿地中海底的超导电缆，非洲撒哈拉沙漠的太阳也可以给西欧供电。然而，制作室温超导体的秘诀至今依然成谜，与1986年时没有什么两样——研究人员就是在那一年，首次制备出了可在相对“高温”的液氮中实现超导的物质(此前的超导体需要冷却至23K以下)。 2008年，一大类以铁元素为基质的全 新超导体(铁基超导体)被人发现。理论学家 能够找到高温超导体工作机制的希望也因 此而大增(参见《环球科学》2009年第8期《高温超导“铁”的飞跃》)。如果掌握了 这一机制，室温超导体也许就不再遥不可及。
高温超导体及其研究近况 姓名:高卓班级:材料化学09-1 学号:200901130805 所谓超导,是指在一定温度、压力下,一些金属合金和化合物的电阻突然为零的性质.利用此次性质做成的材料称为超导材料. 超导材料按其化学组成可分为：元素超导体，合金超导体，化合物超导体。近年来，由于具有较高临界温度的氧化物超导体的出现，有人把临界温度Tc达到液氮温度（77K）以上的超导材料称为高温超导体，上述元素超导体，合金超导体，化合物超导体均属低温超导体。以下就高温超导体作一个简要介绍。 一材料特点 自1964年发现第一个超导体氧化物SrTiO3以来，至今已发现数十种氧化物超导体。这些氧化物超导体具有如下共同的特征：（1）超导温度相对而言比较高，但载流子浓度低；（2）临界温度Tc随组分成单调变化，且在某一组分时会过渡到绝缘态；（3）在Tc以上温度区，往往呈现类似半导体的电阻-温度关系；（４）Tc和其他超导参量对无需程度敏感。 高温超导体在结构和物性方面具有以下特征；(1)晶体结构具有很强的地维特点，三个晶格常数往往相差3-4倍；（2）输运系数（电导率、热导率等）具有明显的各向异性；（3）磁场穿透深度远大于相干长度，是第二类超导体；（4）载流子浓度低，且多为空穴型导电；（5）同位素效应不显著；（6）迈斯纳效应不完全；（7）隧道实验表明能隙存在，且为库柏型配对。氧化物超导体的这些特征，引起人们的兴趣和关注。 二发展趋势 目前,在高温超导研究领域中,各国科学家正着重进行三个方面的探索,一是继续提高Tc,争取获得室温超导体;二是寻找适合高温超导的微观机理;三是加紧进行高温超导材料与器件的研制,进一步提高材料的Jc和Tc,改善各种性能，降低成本，以适用实用化的要求。 三国内外发展现状 超导材料技术是21世纪具有战略意义的高新技术，极具发展潜力和市场前景。世界各主要国家政府纷纷制订相关计划和加大研发投资，推动基础研究和产业化发展，竞争十分激烈。 一、美国 美国能源部（DOE）早在1988年就创建了超导计划，该计划将高科技公司、国家实验室和大学结合起来，进行具有高度复杂性的高温超导技术的应用研发工作，并在此基础上于1993年底制定了超导伙伴计划（Superconductivity Partnership Initiative，SPI）。SPI是整个超导计划的一部分，目的是加速高温超导（High temperature superconductors，HTS）电力设备走进市场。DOE 在2001年9月24日宣布了新一轮的高温超导计划——SPI二期，投入总资金达1.17亿美元，支持高温超导商业化示范电缆、100MVA高温超导发电机、1000英尺、3相长距离高温超导输电电缆、高温超导变压器、高温超导核磁共振成像装置、超导飞轮储能装置、高温超导磁分离器等7个项目的研发。 2003年7月，DOE在公布的《‘Grid 2030’A National Vision for Electricity’s Second 100 Years》报告中，把高温超导技术列为美国电力网络未来30年中发展的关键技术之一。该计划制订了2010年、2020年和2030年美国在电力方
复合材料实习报告总结 复合材料实习报告总结 ，隔离膜的铺放顺序，应为抽真空的缘故，我们要住辅助材料的边角不能覆盖至制品上，因为受压会使制品表面有压痕影响之间的工艺性能。一般的是隔离膜在制品的表面，然后是吸胶材料，最后是透气毡，而打真空袋是要明确以不能能漏气也就是要保证真空袋通过腻子胶条和模紧密贴合不漏气，另外一个是要是真空袋抽正空后要与模具和制品紧密贴合不能有褶皱。手糊成型的有点很多，如其一不需要复杂的设备，只需要简单的模具，工具，投资少，成本低。其二生产技术易掌控，人员只需经过短期的培训即可生产。其三复合材料产不受尺寸，形状的限制。其四可以与其他材料同时复合制成一体和对于一些不宜运输的大制品等。缺点就是产品质量不够稳定，生产环境差，气味大，加工时粉尘过多。不能用来制造高性能产品，生产效率低下。这是我感受到的，我对于手糊成型的理解。我们不仅要提高制品的工艺性能，更要减少制品的生产成本和提高工做卫生的环境条件。注重团队合作，时间的分配，设计的和理性的。 而手糊成型完了就接着是热压罐成型工艺过程： 一，模具的准备。模具要用软质材料轻轻搽拭干净，并检查时候漏气。然后在模具上涂布脱模剂。 二裁剪和铺叠。按样板裁好带有离型纸的预浸料，剪切时必须注意纤维方向然后将才好的预浸料揭去离型纸按照规定顺序和方向铺叠，每一层要用橡胶辊等工具将预浸料压实，赶出空气。
三组合和装袋，在模具上将预浸料胚料和各种辅助材料组合并装袋，应检查真空袋周边是否良好。 四热压固化，将真空袋系统组合到热压罐中，接好真空管路，关闭热压罐，然后按确定的工艺要求抽真空、加热、固化。最后就是出罐脱模，固化完成后，冷却到室温后，将真空移除热压罐，去除各种辅助材料后进行修整。 典型的热压罐固化工艺过程五个阶段： 1升温阶段; 2吸胶阶段; 3继续升温阶段 4保温热压阶段; 5冷却阶段。 我们小组遇到问题主要有裁剪时不一，就是尺寸不统一。在进行磨具合拢是不能很好的贴合，模具夹合时有缝隙需要要纤维预浸料填补。我们贴挡胶胶条是要注意把要流胶的位置都挡上。 再次，要深化自己的工作任务。熟悉每一件制品的制作方法，细节。做到烂熟于心。学会面对不同的困难，采用不同的操作技巧。力争让每一件制品都能然自己感到称心如意，更力争增加操作经验，提高产品质量。 最后，端正好自己心态。其心态的调整使我更加明白，不论做任何事，务必竭尽全力。这种精神的有无，可以决定一个人日后事业上的成功或失败，而我们的工作中更是如此。如果一个人领悟了通过全力工作来免除工作中的辛劳的秘诀，那么他就掌握了达到成功的原
高温超导材料的发展及应用 摘要：现代社会高度物质文明和材料科学进步密切有关，本文通过介绍超导及高温超导材料的相关知识阐述目前高温超导材料的发展和应用。 Abstract: the modern social highly material civilization Closely relates to the material's science progress, this paper is about the knowledge of superconducting and HTS materials,and it introduces High temperature superconducting materials 's development and application. 关键词：超导、高温超导材料、材料、技术。 Keywords: superconductivity, high temperature superconducting materials, materials, technology. 正文：日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。 超导体由于其得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用，因而需要探索新的高温超导材料。所谓高温超导材料是指具有高临界转变温度（Tc）的超导材料，目前高温超导材料主要有：钇系（92 K）、铋系（110K）、铊系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁（39K）。其中最有实用前途的是铋系、钇系（YBCO）和二硼化镁（ Mg B）。氧化物高温超 2 导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钦矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体，且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料，特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。 一、高温超导材料 1、高温超导线带材高温超导体在强电方面众多的潜在应用（如：磁体、电缆、限流器、电机等）都需要研究和开发高性能的长线带材（千米量级）。所以，人们先后在YBCO、BSCCO及 Mg B线材带化实 2
材料化学论文题目：高温超导材料研究 班级：2009级3班 姓名：梁秋菊 学号：200910140315
高温超导材料研究 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展历史 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A 15型超导体和三元系超导体，如Nb 3 Sn、V 3 Ga、Nb 3 Ge，其中Nb 3 Ge超导 体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其T c为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T 1 系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中，临界转变温度大约为133K，使高温超导临界温度取得新的突破。 二、高温超导体的发展现状 目前，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO)
复合材料的发展和应用 复合材料的发展和应用 具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候 论文格式论文范文毕业论文 全球复合发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电气、、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道
的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的，主要有长纤维增强粒料、连
四川理工学院 材料物理性能 高温超导材料论文 【摘要】 在本实验中我们的主要目的是通过通过氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性，即零电阻完全导电性和完全抗磁性。我们还通过此实验对不同的温度计（铂电阻温度计和硅二极管温度计）进行比较。我们采用的是四引线测量法，利用低温恒温器和杜瓦容器测量了超导电性，绘制了超导样品的电阻温度曲线，验证了超导在高温冷却电阻突然降为零的电特性。我们也绘制了磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线，对其进行了分析。在进行磁悬浮的实验中我们验证了超导体的混合态效应和完全抗磁性。 关键词： 超导体零电阻温度完全磁效应磁场 一、引言： 1911年H.K.Onnes首次发现在4.2K水银的电阻突然消失的超导现象，此温度也被称为临界温度。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1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。 高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。 本实验中，我们通过对氧化物超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性；了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电动势；了解超导磁悬浮的原理；掌握液氮低温技术。 二、原理： 物理原理： 1.超导现象及临界参数 (1)零电阻现象 1911年，卡麦林·翁纳斯用液氮冷却水银线并通以几毫安电流，在测量其电压时发现，当温度稍低于液氮沸点时，水银电阻突然降为零，这就是零电阻现象或超导现象。具有此现象的物体称为超导体。只有在直流条件下才会存在超导现象，在交流下电阻不为零。 临界温度是指当电流，磁场及其他外部条件保持为零或不影响测量时，超导体呈现超导态的最高温度。我们用电阻法测定超导临界温度。 （2）MERSSNER效应 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，而且，不管加磁场的顺序如何，超导体内磁场总为零。这种现象称为抗磁性即MERSSNER效应。 3）超导体分类 超导体分为两类第1类超导体是随温度变化只分为超导态和正常态，第2类是在超导态和正常态中间部分还存在混合态。 纯金属材料的电阻特性 纯金属材料的电阻产生于晶体的电子被晶格本身和晶格中的缺陷的热振动所散射。ρ=ρL（T）+ρ R，其中ρL（T）表示晶格热振动对电子散射引起的电阻率，与温度有关。ρ r表示杂质和缺陷对电子的散射所引起的电阻率，不依赖与温度，与杂质和缺陷的密度成正比，称为剩余电阻率。 半导体材料电阻温度特性 ρi=1/nie(μe+μp) 本征半导体的电阻率ρi与载流子浓度ni及迁移率μ=μe+μp有关, 因ni随温度升高而成指数上升，迁移率μ随温度增高而下降较慢，故本证半导体电阻率随温度上升而电调下降。 实验仪器及其原理：
湍流的研究进展 XXX （XXX大学化工学院，青岛 266042） 摘要：本文对一百多年来湍流研究的进展作了简要回顾,并概述了湍流产生的原因及湍流对流体造成的影响，从不同的方向阐述了当今流体湍流的研究成果，展现了湍流研究的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流研究的前景,并对湍流研究的发展提出了一些建议和设想。 关键词：湍流;湍流模式;流体湍流；湍流强度； The Turbulence of Research Progress XXXXX (Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042) Abstract: Stupid hundred years Turbulence Research progress made brief review and an overview of the the turbulence causes and turbulent fluid caused today's fluid turbulence research, elaborated from a different direction, to show the turbulentdepth study of the important role of science and technology and social development, the future prospects for turbulence research, development and turbulence research has made some suggestions and ideas. Keywords: Turbulence; Turbulence models; Fluid turbulence; Turbulence intensity; 一、湍流研究的历史进程 人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化, 预测方法不断改进。回顾一下湍流研究取得进展的历程对于进一步揭示这一十分复杂流动现象是有益的。 涡团粘度概念首先是由波希尼斯克（Boussinesq）于1877年提出的，他的观点是湍流是一团杂乱无章的涡团。而现代湍流理论的创始人O.Reynolds则认为，湍流是由层流不稳定性发展起来的。这两位湍流研究的先驱者对湍流的认识有所不同。 本世纪二十年代湍流研究取得了巨大进展，有电子管补偿线路的热线风速计为湍流实验研究提供了有效的手段。 从四十年代到六十年代末湍流研究在理论和实验两方面都没有很大的突破。但是应用热线风速计测量各种湍流特性的资料大大充实了湍流的数据库。 六十年代末以后, 湍流研究又出现了一个新高潮，切变湍流中拟序结构的发现,复杂的湍流模式的建立和发展。湍流的直接数值模拟的尝试以及在方程中发现奇异吸引子或其它混沌现象的探索是近二十多年来湍流研究中的重大突破。
兴义民族师范学院 2013届本科毕业生学位论文 高温超导材料的研究进展及 前景展望 姓 名： 马 关 爱 教 学 系： 物 理 系 专 业： 物 理 学 导师姓名： 张 星 中国﹒贵州﹒兴义 2013年5月
目录 摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论. (1) 1.1超导体的发现 (1) 1.2高温超导体的概述 (4) 第二章高温超导材料研究的内容 (6) 2.1高温超导材料的研究背景 (6) 2.2高温超导材料的特性 (7) 2.3高温超导材料的研究目标 (8) 2.4高温超导材料的研究状况 (9) 2.4.1高温超导的物理进展 (10) 2.4.2对BCS理论的修正[7] (11) 2.4.3RVB理论[7] (11) 2.4.4Luttinger液体理论[7] (12) 2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11] (12) 2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展 (12) 2.4.7高温超导材料其他方面的进展 (14) 2.5影响高温超导研究的因素 (14) 2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素 (14) 2.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素 (15) 2.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响 (15) 2.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应 (15) 2.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应 (15) 第三章高温超导材料的制备工艺 (16) 3.1高温超导材料的研究方法 (16) 3.1.1磁控溅射（MS）法 (16) 3.1.2脉冲激光沉积法 (16)
毕业设计外文资料翻译 题目POLISHING OF CERAMIC TILES 抛光瓷砖 学院材料科学与工程 专业复合材料与工程 班级复材0802 学生 学号20080103114 指导教师 二〇一二年三月二十八日
MATERIALS AND MANUFACTURING PROCESSES, 17(3), 401–413 (2002) POLISHING OF CERAMIC TILES C. Y. Wang,* X. Wei, and H. Yuan Institute of Manufacturing Technology, Guangdong University ofTechnology, Guangzhou 510090, P.R. China ABSTRACT Grinding and polishing are important steps in the production of decorative vitreous ceramic tiles. Different combinations of finishing wheels and polishing wheels are tested to optimize their selection. The results show that the surface glossiness depends not only on the surface quality before machining, but also on the characteristics of the ceramic tiles as well as the performance of grinding and polishing wheels. The performance of the polishing wheel is the key for a good final surface quality. The surface glossiness after finishing must be above 208 in order to get higher polishing quality because finishing will limit the maximum surface glossiness by polishing. The optimized combination of grinding and polishing wheels for all the steps will achieve shorter machining times and better surface quality. No obvious relationships are found between the hardness of ceramic tiles and surface quality or the wear of grinding wheels; therefore, the hardness of the ceramic tile cannot be used for evaluating its machinability. Key Words: Ceramic tiles; Grinding wheel; Polishing wheel
实验 预习说明 1．附录不必看，因为示波器改用Kenwood CB4125A 型，它的使用指南见实验室说明资料。 2．测量B-H 曲线，用示波器直接测出R 1上的电压值u 1（3.11.1）式和电容上电压值u C （）式。 3．由于R 1、R 2和C 值不确定，仍需要用教材方法标定B 0、H 0，但是（3.11.7）、（）式中L x 、L y 分别用标 定时的电压u x 、u y 代替。u x 、u y 为电压的峰峰值。 选做实验 高温超导材料临界转变温度的测定 一．引言 1911年荷兰物理学家卡默林翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。1986年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于90K 的 Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。1988年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度T C 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此T C 的测量是超导研究工作者的必备手段。 二．实验目的 1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性； 2．了解低温技术在实验中的应用； 3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。 三．实验原理 1．超导现象及临界参数 1）零电阻现象 我们知道，金属的电阻是由晶格上原子的热振动（声子）以及杂质原子对电子的散射造成的。在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图1所示，其电阻率 与温度T 的关系可表示为： 50AT +=ρρ （1） 式中0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在 0。 1911年，翁纳斯在极低温下研究降温过程中汞电阻的变化时，出乎意料地发现，温度在附近，汞的 电阻急剧下降好几千倍（后来有人估计此电阻率的下限为1023cm ，而迄今正常金属的最低电阻率 仅为1013cm ，即在这个转变温度以下，电阻为零（现有电子仪表无法量测到如此低的电阻），这就是零电阻现象，如图2所示。需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。 目前已知包括金属元素、合金和化合物约五千余种材料在一定温度下转变为具有超导电性。这种材料称为超导材料。发生超导转变的温度称为临界温度，以T C 表示。 图1 一般金属的电阻率温度关系 图2 汞的零电阻现象 T 0 105 电 阻 ︵ ︶ T (K)
中国湍流研究的发展史 I 中国科学家早期湍流研究的回顾 黄永念 北京大学力学与工程科学系，湍流与复杂系统国家重点实验室，北京，100871 摘要总结了二十世纪三十年代到六十年代中国老一辈科学家（包括物理学家，力学家）周培源、王竹溪、张国藩、林家翘、谢毓章、张守廉、黄授书、胡宁、柏实义、陈善模、庄逢甘、陆祖荫、李政道、蔡树棠、是勋刚、李松年、谈镐生、包亦和等诸位先生的湍流研究工作。介绍他们对流体力学中最为困难的湍流问题所作出的努力和贡献。 关键词湍流统计理论，能量衰变规律，均匀各向同性湍流，剪切湍流。 引言 湍流一直被认为是物理学中最难而又久未解决的基础理论研究的一个课题。从1883年Reynolds圆管湍流实验研究算起已经跨越了两个世纪，湍流问题仍未得到解决。在跨入二十一世纪时，很多从事湍流研究工作的科学家都在思考这样的问题：二十世纪的湍流研究留给我们哪些宝贵财富？二十一世纪又应该如何面对这个老大难问题？Yaglom在2000年法国举行的一次湍流讲习班上回顾了二十世纪的湍流理论发展过程[1]，指出了其中两个最重要的成就：一个是Kolmogorov的局部均匀各向同性湍流理论，另一个是von Karman的湍流平均速度的对数分布律。同时又一次向世人介绍著名科学家Lamb在临终前对解决湍流问题的悲观看法。由于中国与世界各国在文字和语言上的差异和长期缺乏国际间的交流，历次湍流研究工作的总结和回顾中，人们往往忽略了中国科学家的作用。只有周培源教授在1995年流体力学年鉴上发表了“中国湍流研究50年”才打破了这种隔阂[2]。但是这篇文章也只局限于周培源教授率领的北京大学研究组所做的系列研究工作。实际上有很多中国科学家在上一世纪中做了非常出色的工作。本文仅就半个世纪前的三十年代到六十年代他们的湍流研究工作做一个简单的介绍，目的是要引起大家关注中国科学家的湍流研究和对湍流研究所做的贡献。 中国科学家的湍流研究工作可以分成两个方面，一是在国内极其困难的条件下坚持开展的研究工作，这方面的工作国际上鲜为人知。另一方面是在国外开展的研究工作，这部分工作国内也不很熟悉。因此，本文将把他们的不懈努力介绍给大家。 胡非在1995年发表的专著《湍流，间隙性与大气边界层》中曾专门介绍了中国学者的湍流研究工作[3]，但他的介绍还不够全面，特别是缺少对早期工作的报道。本文可以弥补其中的不足。 1 三十年代的研究工作 在我国最早发表湍流论文的是当时在清华大学的王竹溪先生。他在周培源先生的指导下
超导体的原理、性质及其应用 …（…） （..，南京 211189） 摘要：1911年，荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失； 后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林—昂内斯称之为超导态。低温时，导体导电度急剧增加，即电阻值为零时，我们称之为超导状态。而处于超导状态的导体我们称之为超导体。超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。为了实现超导材料的实用性，科学家们经过数十年的努力，跨越了超导材料的磁电障碍，开始了探索高温超导的历程。 关键词：超导应用原理 Principles, Properties and Applications of Superconductors … (…, Nanjing 210000) Abstract: In 1911, H.Kamerlingh Onnes from the University of Leiden finds that when the mercury cooled to -268.98 ℃, the resistance of it suddenly disappeared. Later he found that many metals and alloys are similar to the above mercury at low temperatures. Due to its special conductive properties H.Kamerlingh Onnes calls it the superconducting state. AT low temperatures, the conductor conductivity increased dramatically, we call it the superconducting state. While in the superconducting state, we call the conductor superconductors. Superconductivity and anti-magnetic superconductors are two important features. In order to achieve practical superconducting materials, scientists have spent decades exploring the course. key words: Superconductors Applications Principles 一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子 热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。超导体的一系列应用与发展正是基于超导体这一特殊的性质。本文对超导体的原理、性质以及它在现代技术的广大应用进行具体的介绍。超导体原理的介绍 1911年，卡末林发现了零电阻的现象。1914年，他又发现，将超导体置于磁场中，当磁场增大到某一临界值B C时，或者在超导体中通过的电流密度超过某一临界值j C时，超导体都将从超导态转
材料成型毕业论文范文2篇 材料成型毕业论文范文一：金属材料加工中材料成型与控制工程 摘要：本文以金属材料为例，对材料成型与控制工程中的加工技术进行细化分析，首先，理论概述了金属材料的选材原则，然后具体分析了铸造成型、挤压与锻模塑性成型、粉末冶金以及机械加工四种加工方法，旨在为相关工作人员提供有借鉴性的参考资料，进一步提高我国制造业的加工水平与整体质量。 关键词：材料成型;控制工程;金属材料;加工工艺 0引言 对于我国制造业而言，材料成型与控制工程是其实现长期健康发展的根本保障，不仅如此，材料成型与控制工程也是我国机械制造业的关键环境，因此，相关企业必须对其给予高度重视。无论是电力机械制造，还是船只等交通工具制造，均离不开材料成型与控制工程，材料成型与控制技术的水平与质量将会直接决定机械制造水平与质量。因此，对材料成型与控制工程中的金属材料加工技术进行细化分析，具有非常重要的现实意义。 1金属材料选材原则 在金属复合材料成型加工过程中，将适量的增强物添加于金属复合材料中，可以在很大程度上高材料的强度，优化材料的耐磨性，但与此同时，也会在一定程度上扩大材料二次加工的难度
系数，正因此，不同种类的金属复合材料，拥有不同的加工工艺以及加工方法。例如，连续纤维增强金属基复合材料构件等金属复合材料便可以通过复合成型;而部分金属复合材料却需要经过多重技术手段，才能成型，这些成型技术的实践，需要相关工作人员长期不断加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金属复合材料成型加工技术水平与质量实现不断发展与完善。由于成型加工过程中，如果技术手段存在细小纰漏，或是个别细节存在问题，均会给金属基复合材料结构造成一定的影响，导致其与实际需求出现差异，最终为实际工程预埋巨大的风险隐患，诱发难以估量的后果。所以，相关工作人员在对金属复合材料进行选材过程中，必须准确把握金属材料的本质以及复合材料可塑性，只有这样，才能保证其可以顺利成型，并保证使用安全。 2金属材料加工方法 2.1机械加工成型 当前，金属材料成型与控制工程中，应用最为广泛的金属切割刀具便是金刚石刀具，以金刚石刀具对铝基复合材料进行精加工，与其他金属基复合材料，例如，钻、铣以及车等，均是现代社会中广而易见的。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可以细化为三种：其一，车削形式;其二，铣削形式;其三，钻削形式。其中，钻削即通过镶片麻花钻头对铝基复合材料进行加工，常见的有b4c以及sic颗粒钻削，然后添加适量的外切削液，可以有效强化铝基复合材料。铣削即通过 1.5%-2.0%(w+c)粘结剂，8.0%-8.5%pcd的端面铣刀对铝基复合材料进行加工，常见的有sic 颗粒铣削增强铝基复合材料，然后添加适量的切削液进行冷却。
高温超导材料 高温超导材料，是具有高临界转变温度（Tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。因主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。 1.结构 高温超导材料不但超导转变温度高，而且成分多是以铜为主要元素的多元金属氧化物，氧含量不确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）可能存在多种化合价，化合物中的大多数金属元素在一定范围内可以全部或部分被其他金属元素所取代，但仍不失其超导电性。除此之外，高温超导材料具有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异性。 已发现的高温超导材料按成分分为含铜的和不含铜的。含铜超导材料有镧钡铜氧体系（Tc=35～40K）、钇钡铜氧体系（按钇含量不同，T发生复化。最低为20K ，高可超过90K）、铋锶钙铜氧体系（Tc=10～110K）、铊钡钙铜氧体系(Tc=125K）、铅锶钇铜氧体系（Tc约70K）。不含铜超导体主要是钡钾铋氧体系（Tc约30K）。已制备出的高温超导材料有单晶、多晶块材，金属复合材料和薄膜。高温超导材料的上临界磁场高，具有在液氦以上温区实现强电应用的潜力 2.特性 超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4．2K提高到铌三锗的23．22K，才提高了19K。
1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K。 2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体.2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体.3月3日,日本宣布发现123K超导体.3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验.3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象.很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象.高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用.氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1／100.液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一. 高温超导体通常是指在液氮温度（77 K）以上超导的材料。人们在超导体被发现的时候（1911年），就被其奇特的性质（即零电阻，反磁性，和量子隧道效应）所吸引。但在此后长达七十五年的时间内所有已发现的