超导体的温度
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超导体的特点
超导体是指在低温下(通常在绝对零度以下)对电流具有无阻抗的材料。
超导体具有以下几个特点:1.电阻为零:超导体在零电阻状态下,能够通过电流而不产生导体本身的热损耗和能量损失,这是其最显著的特征。
2.完全反射磁场:在超导体内部,可以不存在磁场,而只存在超导体外部附加的磁场,且磁场完全被超导体反射,这就是所谓的“迈斯纳效应”。
3.临界温度和磁场:不存在任何物质可以在常温下表现出超导体的特性,超导体需要在非常低的温度下才能表现出超导特性。
且超导体只有在特定的磁场强度下才可以表现出超导特性,大多数超导体能够承受的磁场强度比较有限。
4.硬超导体和软超导体:硬超导体对外界磁场的抵抗性强,只能在外界磁场较弱的情况下表现出超导特性,而软超导体对外界磁场的抵抗性相对较弱。
因为超导体具有以上特点,所以在电力、电子、通信等领域得到了广泛的应用,如磁共振成像、超导电缆、超导电池等。
超导体的临界温度是指材料在此温度以下能够表现出超导性质的温度阈值。
在临界温度以下,超导体表现出零电阻和追溯磁通排斥等特性,这使得它们在特定应用中非常有用。
不同超导体材料具有不同的临界温度,且临界温度通常取决于材料的化学成分和结构。
以下是一些常见超导体的临界温度范围:
铅(Pb):铅是一种传统的超导体,其临界温度约为
7.2开尔文(K)。
铌(Nb):铌是另一种常见的超导体,它的临界温度通常在9.2 K左右。
铯(Cs):铯镓合金是一种高临界温度超导体,其临界温度可以高达38 K以上。
高温超导体:1986年发现的高温超导体类似于钇钡铜氧化物(YBCO)和铁基超导体,具有更高的临界温度,通常在液氮温度以下(77 K)甚至更高,这使得它们更易于实际应用。
高温超导体的发现引发了广泛的研究,因为它们可以在相对较高的温度下工作,降低了冷却成本,增加了实际应用的可行性。
这些材料在医疗、能源输送、电子设备和科学研究等领域中具有潜在的重要应用。
然而,高温超导体的理论基础和制备方法仍然是活跃的研究领域。
现在高压下超导的最高温度
高温超导体的定义是指相对于传统超导体,其超导转变温度(临界温度,Tc)较高的材料。
传统超导体通常需要极低的温度,接近绝对零度(0K或-273.15°C),而高温超导体的Tc通常高于液氮的沸点,即77K(-196.15°C),这样的温度使得其更容易实现实际应用。
当前最高温度的高温超导体之一是铁基超导体(iron-based superconductors)和H2S超导体(氢化硫超导体)。
以下是一些相关的超导体和其对应的最高临界温度:
1.铁基超导体:
•铁基超导体是一类以铁基化合物为基础的高温超导体。
一些铁基超导体的Tc超过液氮温度,达到甚至超过液氮沸
点。
•举例:LaFeAsO1-xFx系列,其中x的值不同,其Tc可在30K到56K之间变化。
2.H2S超导体:
•在高压下,氢化硫(H2S)被发现在相对较高的温度下表现出超导性。
该研究首次在2015年发表,当时研究小组
报道了Tc达到203K(-70°C),这是迄今为止报道的最高
Tc。
需要注意的是,高温超导体的研究仍然是一个活跃的领域,新的发现和突破可能已经发生。
为了获取当前最新的信息,建议查阅最新的科学文献和研究报道。
超导体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。
发展史1911年:超导电性的发现1911年,荷兰科学家卡末林—昂内斯(Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷却汞,当温度下降到4.2K(﹣268.95℃)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[1]和低温超导材料[2]。
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1973年,发现超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K(﹣249.95℃),这一记录保持了近13年。
1986年1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧钡铜氧化物)具有35K(﹣240.15)的高温超导性。
此后,科学家们几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年,美国贝尔实验室研究的超导材料,其临界超导温度达到40K(﹣235.15℃)液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。
1987年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(﹣185.15℃)以上,液氮的“温度壁垒”(77K)也被突破了。
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(﹣150.15℃)。
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。
来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术,在高温超导体的一个成员单铜氧层Tl2Ba2CuO6+δ中观察到了所谓的磁共振模式,进一步证实了这种模式在高温超导体中存在的一般性。
“常温超导体”究竟是啥_常温超导体的原理常温超导体是指在常规温度和压力下,能够表现出超导性质的材料。
通常情况下,超导体需要在非常低的温度下才能展现出超导性,例如液氮温度(77K)以下。
然而,常温超导体可以在更高的温度范围内保持超导性,这为超导技术的广泛应用提供了巨大的潜力。
常温超导体的原理是一项重要的物理难题,目前尚未完全揭示。
然而,有几种假设可以用来解释这一现象。
一种解释是电子之间的配对机制。
在通常的超导体中,超导性是由电子之间的库伦相互作用引起的,而在常温超导体中,有人认为是由于电子和声子之间的相互作用。
声子是晶格中的振动模式,它可以传输能量和动量。
通过与声子相互作用,电子之间形成了配对,从而产生了超导性。
这种机制被称为配对介质中的声子介导超导。
另一种解释是电子之间的强关联效应。
常温超导体中的电子可能表现出强关联行为,这意味着它们彼此之间的相互作用非常强烈,以致于它们可以以其中一种方式组织起来,形成配对态,从而产生超导性。
这种机制称为强关联超导。
目前,有几种材料被认为可能表现出常温超导性。
例如,含有氢化铯和硫化氢的化合物具有非常高的临界温度(Tc),可以达到甚至超过常温。
此外,铜基化合物、铜氧化物等材料也被广泛研究。
尽管已经取得了一些重要的进展,但常温超导体的确切机制仍然是一个活跃的研究领域。
更深入的理解常温超导体的基本原理对于开发高温超导材料,提高超导技术的效率和可靠性至关重要。
常温超导体的发现和理解将会有重大的科学和工程应用。
例如,超导电缆可以大大提高电能传输的效率,减少能源损耗。
超导磁体可以应用于医学成像、粒子加速器和磁悬浮列车等领域。
超导量子比特则有望用于量子计算和量子通信。
这些应用的实现将有助于推动科学技术的发展,并对人们的生活和社会产生深远影响。
虽然目前的研究还处于起步阶段,但常温超导体的发现无疑是超导领域的一个重大突破,为未来的超导技术发展带来了希望和挑战。
通过不断的研究和理论推动,相信我们能够揭示常温超导体的原理,并将其应用于更广泛的领域,为人类社会带来更多福祉。
⾦属物性系列(2):⾦属超导体的临界温度⾦属超导体的临界温度物质临界温度t/K物质临界温度t/K钨(W )0.012铊(Tl) 2.39铪(Hf)0.134铟(In) 3.4035铱(Ir)0.140锡(Sn) 3.722钛(Ti)0.39汞(Hg) 4.153钌(Ru)0.49钽(Ta) 4.4831锆(Zr)0.546镧(La) 4.92镉(Cd)0.56钒(V) 5.30锇(Os)0.655铅(Pb)7.193铀(U)0.68锝(Tc)8.22锌(Zn)0.75铌(Nb)9.25钼(Mo)0.92铌三铝(Nb 3AL)17.2镓(Ga) 1.091铌三锗(Nb 3Ge)22.5铝(Al) 1.196铌三锡(Nb 3Sn)18钍(Th) 1.368镤(Pa) 1.4铼(Re)1.698资料来源:/wlsy/show.aspx?id=519&cid=29部分资料:⼈们通过液化空⽓得到81K ,液化氮⽓得到77.3K ,1898年制备出液态氢获得14K 低温。
昂纳斯长期致⼒于低温物理的研究,1906年他领导的莱顿⼤学低温实验室终于实现氦⽓液化,获得4.2K 的低温,如果降低液氦的蒸汽压,还可获得更低温度。
⾃1911年发现超导现象以来,物理学家寻找到的临界温度最⾼的合⾦铌三锗(Nb G )的临界温度为23.2K ,1986年在瑞⼠苏黎世IBM 公司⼯作的贝德诺兹和谬勒发现镧钡铜氧陶瓷材料的临界温度是35K 在C 晶体中掺⼊碱⾦属形成的晶体具有超导电性,其最⾼临界温度已达48K 。
有⼈预测,随着碳分⼦族的进⼀步加⼤,通过掺杂有可能发现室温超导体。
C 超导体是有机物,⽐起陶瓷材料的⾼温超导体具有更好的加⼯性能。
1987年2⽉24⽇中国科学院宣布,赵忠贤领导的科研组已将钇钡铜氧材料的临界温度T 提⾼到92.8K 以上,这就把超导转变温度提升到了液氮温区(液氮的沸点是77.3K )。
3e 6060C。
1911年,荷兰科学家卡末林-昂内斯用液氮冷却汞,当温度下降到4.2K(-268.95℃)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”仍然是远低于冰点以下的。
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。
1973年,发现超导合金—铌锗合金,其临界温度为23.2K(-249.95℃),这一纪录保持了近13年。
1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧钡铜氧化物)具有35K(-240.15℃)的高温超导性。
这一年,美国贝尔实验室研究的超导材料,其临界温度达到40K(-235.15)液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。
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-氧系材料上把临界温度提高到90K(-185.15℃)以上,液氮的“温度壁垒”(77K)也被突破了。
1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界温度的记录提高到125K (-150.15℃)。
从1986-1987年这短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
2008年3月25日和3月26日,中国科技大学陈仙辉组合物理所王楠林组分别独立发现了临界温度超过-233.15℃的超导体,突破了麦克米兰极限(麦克米兰曾经断定,传统超导临界温度最高只能达到39K),被证实为非传统超导。
2012年9月,德国莱比锡大学的研究人员宣布了一项进展:石墨颗粒能在室温下表现出超导性,研究人员将石墨粉浸入水中后滤除干燥,置于磁场中,结果一小部分(大约占0.01%)样本表现出抗磁性,而抗磁性是超导体材料的标志性特征之一。
虽然表现出超导体的石墨颗粒很少但这一发现仍然具有重要意义。
迄今为止,超导体只有在温度低于-110℃下才能够发挥作用。
ybco超导体临界温度摘要:1.超导体的基本概念2.YBCO超导体的特点3.临界温度的定义和意义4.YBCO超导体临界温度的研究进展5.我国在YBCO超导体研究方面的成果6.YBCO超导体在各领域的应用前景正文:近年来,超导技术在我国得到了广泛的关注和发展。
在众多超导体材料中,YBCO(钇钡铜氧)超导体因其独特的性能而备受瞩目。
本文将简要介绍YBCO超导体的基本概念、特点,以及其在临界温度方面的研究进展和应用前景。
首先,我们来了解一下超导体的基本概念。
超导体是一种在特定温度下,电阻为零的导体。
正常情况下,导体内部的电子会因为晶格振动而损失能量,从而产生电阻。
而在超导体中,某种特殊现象的出现使得电子能够克服晶格振动的阻碍,实现电阻为零的状态。
YBCO超导体是氧化物超导体中的一种,具有以下特点:一是临界温度较高,达到了90K(约为-193℃),远高于其他氧化物超导体的临界温度;二是具有较高的临界电流,意味着在超导状态下能承受较大的电流;三是在磁场下具有较好的稳定性,可承受高达10特斯拉的磁场。
提到临界温度,我们需要明确一下它的定义和意义。
临界温度是指超导体从正常态转变为超导态的温度阈值。
在这个温度以下,超导体呈现出电阻为零的特性,具有极高的电导率。
临界温度是衡量超导体性能的一个重要指标,临界温度越高,超导体的应用前景就越广泛。
在YBCO超导体临界温度方面,研究人员一直在寻求提高其临界温度的方法。
目前,通过对YBCO材料的组分、微观结构和制备工艺进行优化,已经实现了临界温度超过100K的超导体。
然而,要实现室温超导仍是一个巨大的挑战,研究者们正通过探索新型YBCO材料和优化制备工艺等途径,努力攻克这一难题。
在我国,YBCO超导体研究取得了世界领先的成果。
科学家们通过不懈努力,已经成功研发出临界温度超过100K的YBCO超导体,并在超导电缆、超导磁浮、高性能传感器等领域取得了实际应用。
此外,我国还积极参与了国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目,其中YBCO超导体在磁场产生和维持方面发挥了关键作用。
常温超导简介
常温超导是指某些材料在相对较高的温度下表现出超导性质,而不需要极低的温度接近绝对零度(约-273摄氏度或4开尔文度以下)。
传统的超导材料需要极低的温度才能实现超导,这使得它们在实际应用中受到限制,因为需要昂贵的制冷设备。
因此,科学家长期以来一直在寻找能在更高温度下实现超导的材料,以便扩大其实际应用领域。
以下是有关常温超导的一些详细介绍:
常温超导材料:最早的常温超导材料是铜氧化物化合物(La-Ba-Cu-O和Y-Ba-Cu-O),它们在约-183摄氏度或90开尔文度以下表现出超导性质。
后来,一些铁基超导材料也被
发现在更高的温度下实现超导,如铁基高温超导体(Fe-Pnictides和Fe-Chalcogenides)。
这些材料的发现引发了常温超导研究的热潮。
应用领域:常温超导具有巨大的应用潜力,因为相对较高的工作温度使得实际应用更加可行。
常温超导材料可以用于电能输送、磁levitation(磁悬浮)、医学成像设备(如MRI)和粒子加速器等领域。
它们还可以用于高温超导电缆,以提高电能输送的效率。
挑战和机遇:尽管已经发现了一些常温超导材料,但仍然存在许多挑战。
科学家们正在努力理解常温超导的机制,以便设计更多的常温超导材料。
此外,材料的制备和工程应用也需要克服一些技术难题。
但随着研究的不断深入,常温超导领域有望取得更多的突破。
总之,常温超导是一个备受关注的研究领域,它具有重要的科学和工程应用前景。
科学家们正在不断努力推动这一领域的发展,以解决能源传输、磁悬浮交通、医学影像和其他领域的实际问题。
2。
超导体简述一、超导体的定义: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。
二、超导体的发展史:1911年,荷兰科学家昂内斯(Onnes)用液氦冷却汞,当温度下降到绝对温标4.2K 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。
超导现象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。
1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧钡铜氧化物)具有35K的高温超导性。
此后,科学家们几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年,美国贝尔实验室研究的超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。
1987年,中国科学家赵忠贤以及美国华裔科学家朱经武相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上,液氮的“温度壁垒”(77K)也被突破了。
1 987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19 86-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
2001年,二硼化镁(MgB2)被发现其超导临界温度达到39K [1]。
此化合物的发现,打破了非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录。
1990至2000年代,具ZrCuAsSi结构的稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth tran sition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陆续被发现[2] [3]。
超导体基本特征超导体基本特征什么是超导体?超导体是一种能在低温下表现出零电阻和完全抗磁性的材料。
当材料处于超导态时,电流可以在其内部无阻碍地流动,并且磁场会完全被排斥出材料。
超导体的关键特征1.零电阻:超导体在临界温度以下表现出零电阻的特性。
电流在超导体内部可以自由流动,而不会遇到任何电阻,使得超导体在电流传输方面具有极高的效率。
2.完全抗磁性:超导体在超导态下能够完全抗磁。
当外加磁场作用于超导体时,超导体内部会产生一个等效磁场,使得外部磁场被完全排斥出超导体。
3.临界温度:每种超导体都有其特定的临界温度,即超导转变温度。
在超过该温度时,超导体会失去超导特性。
目前已经发现的超导体材料中,临界温度最高可达到几十开尔文。
4.反常电性:超导体还表现出一些反常的电性特征,如Meissner效应、Josephson效应等。
这些效应对于超导体的应用有着重要的意义。
5.类型分为I型和II型:超导体可分为两种类型,即I型和II型超导体。
I型超导体通过外加磁场可使其超导特性破坏,而II型超导体具有一定程度的容忍外磁场能力。
超导体的应用前景超导体的独特特性使其应用领域广泛,包括但不限于以下几个方面:•能源传输:利用超导体的零电阻特性,可以实现高效能源传输,提高电能利用率,降低能源损耗。
•高速计算:超导体在信息处理方面具有巨大潜力。
超导量子计算机是目前研究的热点之一,具有超高计算速度和巨大的存储容量。
•磁共振成像:超导体被广泛应用于磁共振成像技术(MRI)中,可以提供更高的成像分辨率和更准确的诊断结果。
•磁悬浮交通:超导体在磁悬浮交通领域具有重要应用,可以实现高速、低能耗、低环境污染的交通方式。
•粒子加速器:超导体在粒子加速器中可以提供极高的加速电场和磁场,用于物理研究和高能粒子碰撞实验。
总之,超导体作为一种具有特殊电性和磁性的材料,具有广泛的应用前景。
随着科技的进步和对超导体特性的深入研究,相信将会有更多突破性的应用被开发出来。
实验二高温超导体的临界温度和临界电流的测量“超导态”,该现象称为“超导电性”.又如现在广泛应用的半导体,其基本特性的揭示是和电阻-温度关系的研究分不开的.而在低温测量中广泛应用的电阻温度计,完全是建立在对各种类型材料的电阻-温度关系研究的基础上的.实验目的1.掌握超导材料临界温度和临界电流测试原理和方法. 2.测量反映高温超导体基本特性.3.利用电磁测量的基本手段来研究高温超导体.仪器和用具低温装置包括真空玻璃杜瓦和测试探头,数字电压表2台分别为215214和位的数字电压表,铂电阻温度计或铜-康铜温差电偶,恒流源100mA,100Ω,直流稳压电源与标准电阻10Ω、1Ω,高温超导样品,铟丝,银引线或细漆包线,液氮,直流放大器.实验原理1.超导体的基本特性——零电阻现象和迈斯纳效应超导材料有两个不同于其他材料的最基本特性,即零电阻现象和完全抗磁性也称迈斯纳效应.零电阻现象是指具有超导电性的材料,当温度下降时,其电阻随温度下降发生缓慢的变化一种是金属性的材料,其电阻缓慢下降;一种是显示半导体性,其电阻缓慢升高,而当到达某一温度时,其电阻在很窄的温区内,从n R 急剧地变为零,超导体呈现零电阻现象.为描述电阻陡降的突变过程,可以定义如下几个特征温度:起始转变温度起始T 是指电阻随温度的变化偏离线性的温度;临界温度C T 是指电阻值下降到2/n R 时所对应的温度,零电阻温度0=R T 为电阻刚降至零时对应的温度,而把电阻变化1/10到9/10所对应的温度间隔定义为转变宽度T ∆式中0μ为真空磁导率,r μ为介质的相对磁导率,m x 为磁化率.当发生正常态到超导态的转变时,r μ由1变到零,或者说磁化率由近于零变到-1,从而使超导体内部B=0.如果把超导体材料作成线圈的芯子,则线圈自感L 和介质的磁导率的关系如下:式中n 为线圈单位长度的匝数,V 为线圈的体积,可见当发生超导转变时,磁导率r μ发生变化,线圈的电感量也变化.利用超导转变时,线圈电感量变化来测量临界温度的方法,称为电感法.1.临界电流当通过超导线的电流超过一定的数值后,超导态便被破坏,转变为正常态,该电流I c 称为超导体的临界电流.当电流超过一定值后,所以能引起超导态到正常态的转化,其根本原因是由于电流所产生的磁场自场超过临界磁场引起的.各超导体临界电流的大小,除和超导材料组成和结构有关外,对同一种超导材料而言,与其截面积的大小和形状有关.2.测量方法及参考方案]3[所附分度值表.如用铜-康铜温差电偶,则必须利用铂电阻温度计在所使用的温区即77K~室温对铜-康铜温差电偶进行定标.通过样品的电流在毫安量级.本实验所用的高温超导样品是采用烧结工艺制备的多晶超导块材料,其结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ,式中δ为与超导样品氧含量有关的系数,样品的转变温度约为92K 左右,由于该样品无法用焊接法直接引出引线,四引线发的四根引线是用铟丝将细银丝粘压在高温超导样品表面,然后再焊在接线片上.所有引线均由德银管引出与德银管上端的接线插座相连,并由接头接到测量电路.C T 装置的示意图若采用磁测量法测转变温度,可参阅本实验后所附参考文献,自己组装测量和调试测量装置.在科研工作中,由于研究工作的需要,往往要根据或参考别人的文献,并根据自己所需解决的问题和仪器设备条件,加以适当的改进,实现测量,这也是科研能力的训练.在以上测试中由于要用到低温容器与液氮,使用中必须注意遵守下列安全规则:1.所有盛放在低温液氮的容器都必须留有供蒸发气体逸出的孔道,以免容器内压力过大引起事故.2.液氮灌入玻璃杜瓦时,应缓慢灌入,避免骤冷引起杜瓦的破裂.灌注液氮采用专用液氮灌注器.3.实验中注意不要让液氮触及裸露的皮肤特别是眼睛,以免造成严重的冻伤.4.使用液氮时,室内应保持空气通畅,防止液氮的大量蒸发造成室内缺氧.因为氧含量低于14%~15%,会引起人的昏厥.实验内容1.高温超导样品的准备本实验提供的高温超导样品,是用一般陶瓷烧结工艺制备的,先按照1:2:3的理想配比,将氧化钇、氧化铜和碳酸钡的分析纯粉末混合,然后经过研磨、预烧、压片和烧结等工艺制成直径为12mm 、厚度为1mm 的超导圆片,结构式为Yba 2Cu 3O 7-δ.经切割后成为2mm ×1mm 截面的条形试样.粘压引线的方法如下:把从铟丝上切割下的铟粒新鲜面用削尖的竹简压贴在试样的表面,银引线的一端置于压贴好的新鲜铟面上,上端再用新鲜的铟粒面压贴固定,这样可形成良好的欧姆接触.可用万用表检查接点是否良好.2.用四引线法测量高温超导样品的临界温度,求出几个特征温度.根据提供的测试仪器和设备,决定测量方案和测试线路,选择测量参数和操作步骤,完成测量.3.测量所提供样品的临界电流,计算临界电流密度.4.参阅参考文献,用磁测量法测量临界温度,同学也可根据迈斯纳效应的特点,设计其他观察研究迈斯纳效应的实验方法.参考文献1.真空玻璃杜瓦;2.德银管;3.外套筒;4.超导样品;5.恒温紫铜块;6.液氮;7.铂电阻温度计;8.接线1章立源等.超导物理.北京:电子工业出版社,2贾起民,郑永令.电磁学下册.上海:复旦大学出版社,——1903戴乐山.温度计量.北京:中国计量出版社,——1904吕斯骅,朱印康.近代物理实验技术.北京:高等教育出版社,5俞永勤等.频率法在高温超导体中的应用.低温与超导,1989,174:39——42。
超导体概念的关键概念1. 超导体的定义超导体是指在低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料。
当超导体处于超导态时,电流可以在其中无阻力地流动,而磁场会被完全排斥。
超导体的这些特性使其在许多领域具有重要的应用价值。
2. 超导体的临界温度超导体的临界温度是指材料转变为超导态的临界温度。
低于该温度,超导体将表现出零电阻和完全磁通排斥的特性;而高于该温度,超导体将恢复到正常导体的状态。
临界温度是超导体的一个重要参数,不同材料的临界温度差异很大。
3. 超导体的超导电流密度超导体的超导电流密度是指超导体中可以通过的最大电流密度。
超导电流密度是超导体应用中的一个重要参数,它决定了超导体在电磁场中的性能。
较高的超导电流密度意味着超导体可以承受更大的电流而不失超导性能,这对于超导电磁体等应用非常重要。
4. 超导体的能隙超导体的能隙是指在超导态下,材料中的电子存在一个能级间隔,称为能隙。
能隙是超导体电阻为零的关键原因,它使得电子在超导体中无法散射,从而实现了无阻力电流的流动。
能隙的大小与超导体的临界温度密切相关,临界温度越高,能隙越小。
5. 超导体的Meissner效应超导体的Meissner效应是指在超导体转变为超导态时,外加磁场会被完全排斥的现象。
当超导体处于超导态时,磁场会在超导体内部形成一个完全磁场自由区域,这个区域被称为Meissner区。
Meissner效应是超导体的一个重要特性,它使得超导体可以在零磁场下工作,并且对外加磁场具有很强的抗扰动能力。
6. 超导体的类型超导体可以分为Type I和Type II两种类型。
Type I超导体在外加磁场下会完全排斥磁通,而Type II超导体在一定范围内允许磁通进入。
Type II超导体具有更高的临界电流密度和更强的抗磁场能力,因此在实际应用中更为常见。
7. 超导体的应用超导体具有许多重要的应用,以下是一些常见的应用领域:7.1 超导磁体超导磁体是利用超导体的零电阻和完全磁通排斥特性制造的磁体。
高温超导温度范围摘要:一、引言二、高温超导的定义三、高温超导材料的分类四、高温超导的温度范围五、影响高温超导温度的主要因素六、结语正文:一、引言高温超导材料是指在液氮温度(77 K)以上超导的材料,是超导技术发展中的一个重要领域。
高温超导材料的研究在过去的几十年里取得了显著的进展,使得超导技术逐渐走向实用化。
本文将介绍高温超导温度范围及其影响因素。
二、高温超导的定义高温超导是指在液氮温度(77 K)以上表现出超导现象的材料。
一般来说,高温超导材料的临界温度(Tc)在40 K 至130 K 之间。
三、高温超导材料的分类根据其结构和性质,高温超导材料主要分为以下几类:1.氧化物超导体:如铜氧化物(YBaCuO)、铁氧化物(LaFeAsO)等;2.硫属化合物:如硫化氢(H2S)、硫化锂(Li2S)等;3.硅酸盐:如硼硅酸钡(BaSi2O6)等;4.氮化物:如氮化镓(GaN)等。
四、高温超导的温度范围目前,高温超导材料的最高临界温度是130 K,这一纪录由氢化锂(LiH)保持。
然而,在实际应用中,高温超导材料的临界温度通常要低于这一数值。
一般来说,高温超导材料的临界温度在40 K 至100 K 之间。
五、影响高温超导温度的主要因素影响高温超导温度的主要因素包括:1.晶格结构:不同的晶格结构会对材料的电子态产生不同的影响,从而影响其临界温度;2.材料成分:改变材料中的元素组成和比例,可以调节材料的电子态,进而影响其临界温度;3.掺杂物质:在材料中掺入适当的杂质,可以改善材料的超导性能,提高临界温度;4.制备工艺:不同的制备工艺会对材料的微观结构产生不同的影响,进而影响其临界温度。
六、结语高温超导材料在临界温度范围内的研究取得了显著的进展,但仍面临着许多挑战,如提高临界温度、优化材料性能等。
超导磁体工作温度
超导磁体是一种特殊的磁体,它能够产生非常强大的磁场,而且能够
一直维持该磁场,直到失去超导态。
这种超导磁体使用的是超导体作
为导体材料,因为超导体在低温下能够表现出优良的超导性能,从而
在内部产生超强的磁场。
而这种超导体必须处于低温下才能够保持超
导态,工作温度一般是在几十K左右。
在研究超导磁体的时候,需要研究和确定它能够承受的最大磁场和最
大电流密度,同时需要考虑到可能出现的超导态失效现象。
其中,超
导态失效的主要原因就是磁场和电流密度太高,从而导致了超导态的
破坏。
因此,确定超导磁体的工作温度也是十分重要的。
一般而言,超导磁体的工作温度是非常低的,基本上都是在液氦温度
附近运行。
对于一些小尺寸的超导磁体,其工作温度可以降到几K以下,甚至是在0.3K左右。
但是,对于大型的实验装置和磁体,由于冷却费用和供冷系统的限制,无法将其温度降得太低。
因此,大型的超
导磁体通常只能够工作在4K左右的温度范围内。
另外,需要注意的是,超导磁体的工作温度对磁体性能有着很大的影响。
对于相同的磁体,不同的温度下其性能也会有所不同。
一般而言,温度越低,超导体的电阻越小,超导磁体的性能就越好。
因此,在研
究超导磁体的时候,需要通过实验和理论计算,确定磁体在不同温度下的性能指标,从而选择最佳的工作温度。
总之,超导磁体的工作温度是非常重要的指标,决定了磁体的性能和实际应用范围。
目前,随着超导技术的逐步发展,人们对于超导磁体的工作温度和性能还有着更高的要求和期望,相信在未来的研究中,会有更多的进展和创新。
铁基超导体最高温度
铁基超导体最高温度是指铁基超导体在理想状态下可实现超导
的最高温度。
铁基超导体是指以铁为基础元素的一类超导体,在其晶体结构中含有铁磁性离子。
自2008年发现第一种铁基超导体LaFeAsO1-xFx以来,铁基超导体研究已成为超导物理领域的热点之一。
目前,铁基超导体的最高超导转变温度(Tc)已经达到了高温超导体的水平。
目前已经发现的铁基超导体Tc最高可达到203K,但大多数铁基超导体的Tc在20-60K之间。
为了提高铁基超导体的Tc,目前的研究方向主要包括探索新的化学合成方法、探索新的材料体系、控制晶体结构和缺陷等。
铁基超导体的高温超导性质已经为相关领域的研究提供了重要的参考和启示,将对未来超导技术的发展产生重要影响。
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室温超导体概念随着科技的发展,室温超导体逐渐成为研究的热点之一。
本文将从以下几个方面探讨室温超导体的概念。
一、什么是室温超导体?1.1 超导体的定义超导体是一种在特定温度和磁场下表现出零电阻和完全磁场排斥的材料。
在超导体内部电子的流动是无阻力的,因此可以用作高性能的电路和磁场控制设备。
1.2 室温超导体的定义传统的超导体需要极低的温度来实现零电阻。
而室温超导体是指可以在常规温度下实现零电阻,因此具有更广阔的应用前景。
二、室温超导体的发现历程2.1 氢化碳氢化碳是一种石墨烯类似的材料,研究人员在实验中发现,氢化碳的电导率比金属铜还高,具有超导性。
而且其超导温度高达15摄氏度左右,是历史上发现的第一种室温超导体。
2.2 二硫化碳瑞士、德国和中国三地的研究团队共同报道了二硫化碳的室温超导性质。
其在20摄氏度下具有超导性,同时也是第二个被发现的室温超导体。
三、室温超导体的应用前景室温超导体的发现具有重大意义,其具有广泛的应用前景,比如:3.1 新型电子设备室温超导体的零电阻特性可以大大提高电子设备的工作效率,并减少能源浪费。
3.2 磁悬浮列车在磁悬浮列车中,超导体可以用来制造磁浮轨道和驱动力。
3.3 医疗应用室温超导体可以用于制造磁共振成像(MRI)设备,进一步推进医疗技术的发展。
四、室温超导体面临的挑战4.1 材料制备技术目前,室温超导体的制备技术仍然需要更深入地研究和探索。
4.2 能源消耗问题室温超导体的应用可能会带来大量的能源消耗,因此需要注意环境保护的问题。
五、结语通过对室温超导体的介绍,我们可以看到室温超导体的发现对人类社会的进步将产生深远的影响。
但是,我们也需要认识到这一技术的挑战和发展方向。
期待未来人类在这一领域的更多探索和发现。
最高超导转变温度的元素超导体一、引言超导体是一种在低温下电阻为零的材料,具有巨大的应用潜力。
然而,长期以来,超导体的转变温度一直是限制其应用的主要因素。
近年来,科学家们取得了重大突破,发现了一些具有极高超导转变温度的元素超导体。
本文将介绍一些最高超导转变温度的元素超导体,并探讨其应用前景。
二、元素超导体的定义与发现元素超导体是指由单一元素构成的超导体材料。
最早的元素超导体是汞(Hg),它在4.15K 的温度下表现出超导性。
然而,随着科学技术的进步,人们发现了一些具有更高超导转变温度的元素超导体。
三、铋超导体铋(Bi)是一种常见的金属元素,具有较低的超导转变温度。
然而,科学家们通过掺杂和压力等方法,成功地提高了铋超导体的转变温度。
例如,通过在铋中掺杂钠(Na),其超导转变温度可以达到9K,这是铋超导体的一个重要突破。
铋超导体具有良好的电流承载能力和磁场响应,因此在电力输送和磁共振成像等领域具有广阔的应用前景。
四、碳化硼超导体碳化硼(B4C)是一种具有特殊晶体结构的化合物,具有优异的物理和化学性质。
近年来,科学家们发现了碳化硼超导体,其转变温度高达23K。
碳化硼超导体具有良好的热稳定性和机械强度,因此在超导电缆和能源传输等领域具有重要的应用价值。
五、硫化氢超导体硫化氢(H2S)是一种常见的气体,具有强烈的刺激性气味。
然而,科学家们发现,在极高的压力下,硫化氢可以表现出超导性。
事实上,硫化氢超导体的转变温度高达203K,这是目前已知的最高超导转变温度。
硫化氢超导体的发现引起了广泛的关注,其应用前景被认为是非常广阔的。
六、结论最高超导转变温度的元素超导体的发现为超导技术的发展带来了新的希望。
铋超导体、碳化硼超导体和硫化氢超导体等具有极高超导转变温度的元素超导体,将在电力输送、能源传输和医学影像等领域发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步,我们相信未来还将有更多具有高超导转变温度的元素超导体被发现,为人类社会带来更多的福祉。
常温超导体概念常温超导体概念常温超导体是一种能在接近或超过冰点温度的条件下发生超导现象的材料。
传统上,超导体需要在极低温度下才能实现超导,这限制了超导技术在实际应用中的范围和效率。
然而,随着科技的进步,科学家们已经发现了一些能够在常温下实现超导现象的材料,这被认为是一个重大的突破。
以下是常温超导体相关的概念和内容:1. 超导现象简介•超导现象是指当某些材料在低温下,通常是低于临界温度的临界点,电阻变为零,导电性变得完美的现象。
•在超导状态下,电流可以无损耗地通过超导体,磁场也能完全排斥超导体内部。
2. 传统超导体与常温超导体的区别•传统超导体需要极低的温度,通常在几个开尔文度以下,才能显示超导性质。
•常温超导体是一种能够在接近或超过冰点温度的条件下实现超导的材料。
3. 常温超导体的发现•传统超导体的研究始于1911年,但直到1986年才首次发现了高温超导现象,这是一个重大的突破。
•1986年之后,科学家们陆续发现了一系列能够在接近或超过冰点温度的条件下实现超导的新材料,这些材料被称为常温超导体。
4. 常温超导体的应用前景•常温超导体的发现带来了一系列潜在的应用前景,包括但不限于:能源输送、电力传输和储存、电动汽车、超导电子器件等领域。
•常温超导体的应用可以提高能源效率、减少能源损耗,并推动可持续能源的发展。
5. 常温超导体的挑战与未来发展•尽管已经发现了一些常温超导体,但它们的临界温度仍然相对较低,远未达到室温。
•科学家们正积极寻找更高临界温度的常温超导体,并研究其机制和应用,以推动这一领域的发展和商业化。
以上是关于常温超导体概念及相关内容的简要介绍。
常温超导体的发现是超导技术领域的一次革命性突破,将为未来能源和电子技术带来深远影响。
然而,挑战依然存在,科学家们仍需持续努力,以寻找更高临界温度的常温超导体并将其应用于实际生产中。
•常温超导体的发现引发了科学界对其势能和可能的应用的广泛讨论。
•常温超导体具有无阻电流传输的能力,这意味着可以在常温下实现高效的电力输送和输电网。
超导体的温度
【原创实用版】
目录
一、什么是超导体
二、超导体的分类
三、超导体的应用
四、超导转变温度的估算
五、高温超导的概念与实际情况
六、铁基超导体的突破
正文
一、什么是超导体
超导体是一种特殊的材料,当它的温度降到某一数值时,会出现电阻突然变为零的现象。
这种现象叫做超导现象,这种物质叫做超导体,这个温度就是临界温度。
二、超导体的分类
超导体可以根据临界温度的不同,分为低温超导体和高温超导体。
低温超导体的临界温度通常在 77K(-196℃)以下,而高温超导体的临界温度则在液氮的温度(77K)以上,通常高于 100K(-173℃)。
三、超导体的应用
超导体的主要应用是制造超导电线。
由于超导体在超导状态下电阻为零,因此可以用来传输电能,减少能量损耗。
然而,由于临界温度较低,目前还没有广泛应用于实际生活中。
四、超导转变温度的估算
超导转变温度的估算可以通过模拟计算得到的能带图来进行。
从能带
图中可以找到三个能级数据,两两求差,绝对值最小值决定超导转变温度。
五、高温超导的概念与实际情况
高温超导是指在液氮温度(77K)以上出现的超导现象。
虽然这个温度相对于室温仍然很低,但相比于低温超导体,高温超导的临界温度已经算是相当高了。
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,突破了液氮的温度壁垒。
六、铁基超导体的突破
铁基超导体是一类在室温下具有较高临界温度的超导体。
2008 年,日本科学家细野秀雄在 26K 的临界温度下发现一种铁基超导体。
随后,我国科学家陈仙辉课题组发现常压下铁基超导体的超导转变温度高达
43K,突破了常规超导体 40K 的麦克米兰极限,并证明了铁基超导体是继铜氧化物高温超导体之后的第二个非常规高温超导体家族。