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高温超导材料的应用与研究进展目录一、引言二、高温超导材料的定义与特点三、高温超导材料的应用领域3.1 能源领域3.2 电子领域3.3 医疗领域3.4 航天航空领域四、高温超导材料的研究进展4.1 新型高温超导材料的发现4.2 实验方法与测试技术的改进4.3 理论模型的完善与计算模拟五、结论六、参考文献一、引言高温超导材料是一种具有特殊电学性质的物质，能在相对较高的温度下表现出超导特性。
自1986年La-Ba-Cu-O超导材料的发现以来，高温超导材料引起了科学界的广泛关注，并在各个领域的应用与研究中取得了显著进展。
本文将重点介绍高温超导材料的定义与特点，以及其在能源、电子、医疗和航天航空领域的应用，同时也对高温超导材料的研究进展进行概述。
二、高温超导材料的定义与特点高温超导材料是指能在相对较高温度下（超过液氮沸点77K）显示出零电阻特性的材料。
与传统低温超导材料相比，高温超导材料更容易制备和操作，也更适合于实际应用。
其特点主要表现在以下两个方面：1. 高临界温度：高温超导材料的超导转变温度通常在液氮温度以下，最高可达到约138K-165K之间。
相对于低温超导材料需要极低温度的要求，高温超导材料的临界温度大幅度提高，使得超导材料能在常见的液氮温度下运行，从而降低了制冷成本。
2. 复杂的晶体结构：高温超导材料一般由复杂的晶格结构构成，其中包含着各种结构单位，如Cu-O层、Bi-O层等。
这种复杂的晶体结构是高温超导特性的基础，也给高温超导材料的制备和研究带来了一定的挑战。
三、高温超导材料的应用领域3.1 能源领域能源是全球发展的基础和重要支撑，而高温超导材料在能源领域的应用有着巨大潜力。
例如，高温超导材料可以应用于电力输配系统中，通过提高电缆的导电率和传输效率，减少电能损失。
此外，高温超导材料还可以用于发电设备的制造，提高发电效率和稳定性。
3.2 电子领域在电子领域，高温超导材料有望应用于高速电子器件。
高温超导材料磁通捕获机制及超导原理描述超导材料是一种在低温下表现出零电阻和完全反射磁场的物质。
一般来说，超导材料需要非常低的温度来实现超导状态，但近年来出现了一种被称为高温超导材料的物质，它们的超导转变温度相对较高，接近或高于液氮的沸点（77K）。
高温超导材料的研究和应用是当前超导领域的热点之一。
高温超导材料的磁通捕获机制是实现超导状态的关键机制之一。
磁通捕获是指在超导转变温度以下，材料内部会产生一个磁场，磁通会进入材料中并占据其中运动的电子对。
这些电子对会通过库珀对（由两个自旋相反的电子组成）的形式来携带电流。
当外部磁场作用于超导材料时，库珀对会将电流绕过磁场，从而产生超导状态。
超导现象的本质是电子对的凝聚行为和凝胶态的宏观量子态，其理论基础是由电子对（库珀对）形成的配对机制。
在超导材料中，磁场作用下的自由电流会在材料内部形成一个闭合环路，这个环路由正常态区域和超导态区域组成。
在超导态区域，电子对可以形成一种凝胶态，即库珀对，它们能够在材料内部自由移动而不受外部磁场的干扰。
高温超导材料的磁通捕获机制是通过一种称为磁通线的微观结构来实现的。
磁通线是指在超导材料内部磁通密集区域和磁通稀疏区域之间形成的纤细通道。
在超导材料临界磁场以下，磁通线会在材料内部形成一个有序排列的网络结构。
这个网络可以将磁通移动到材料的周边，从而避免磁通与超导电流相互作用，从而维持材料的超导态。
磁通捕获机制可以通过两种方式实现，即非完美捕获和完美捕获。
非完美捕获是指磁通进入并穿过超导材料的过程，并在材料中形成一个磁通线网络。
这个网络会与超导电流发生耦合，从而减少超导电流的流动，并导致能量损失。
完美捕获是指磁通在超导材料中形成一个闭环，并完全不与超导电流发生任何耦合。
这种捕获机制下，超导电流可以完全自由地流动，并且没有能量损失。
磁通捕获机制的实现与高温超导材料的微观结构和电子行为密切相关。
高温超导材料通常具有复杂的晶格结构和多种电子态，这些特性使得磁通捕获机制在不同的材料中具有差异。
高温超导材料的合成及其应用高温超导材料是指在较高的温度下，即超过液氮温度（77K），表现出超导电性的材料。
这些材料的出现，代表着超导材料从传统的低温超导到高温超导的飞跃。
高温超导材料不仅可以应用于超导领域，还可以在其他领域得到广泛的应用。
本文将从高温超导材料的合成开始，探讨这些材料在不同领域中的应用。
一、高温超导材料的合成高温超导材料的合成是一个复杂的过程，在不同的实验室和厂商中，合成方法也有所不同。
但大体来说，通常有以下几个步骤：第一步，准备原料。
高温超导材料常采用的是化学合成方法，需要的原料一般为金属或氧化物粉末。
第二步，制备粉末。
粉末通常使用固相反应法，即将原料混合后置于高温下反应。
第三步，制备样品。
通常使用热压或压制法，将粉末压缩成所需形状。
第四步，退火处理。
样品需要进行高温退火处理，以提高材料的晶格结构和超导性能。
这些步骤的细节在不同的实验室和公司中可能有所不同，但总的来说，高温超导材料的合成过程是一个繁琐而复杂的过程。
二、高温超导材料在超导领域的应用高温超导材料的应用最广泛的就是在超导领域。
高温超导材料可以用于制造超导磁体、超导电缆、交流输电线路等。
在这些应用中，高温超导材料的性能是至关重要的。
其性能主要包括临界温度、传输电流密度和磁场容忍度。
临界温度是指材料的超导性能开始失效的温度。
目前，高温超导材料的临界温度已经可以达到-196℃，这意味着可以使用液氮作为冷却介质，从而成本大大降低。
传输电流密度是指材料的最大传输电流量。
高温超导材料的传输电流密度可以达到几千安/平方厘米，这意味着可以制造更强大的超导器件。
磁场容忍度是指材料在外磁场下仍能维持超导状态的能力。
高温超导材料的磁场容忍度可以达到数十特斯拉，这意味着可以制造更强大、更复杂的超导磁体。
三、高温超导材料在其他领域的应用除了在超导领域，高温超导材料还可以在其他领域得到广泛的应用。
这些应用主要包括电子学、医学、能源等领域。
在电子学方面，高温超导材料可以用于制造射频谐振器、微波电路等。
高温超导材料的制备方法高温超导材料的制备方法是指在相对较高的温度范围内制备出具有超导性质的材料。
超导材料的发现和制备是材料科学领域的一项重大突破，对于能源传输和储存等方面有着广阔的应用前景。
本文将介绍几种常见的高温超导材料制备方法。
一、固相法固相法是高温超导材料制备的常用方法之一、首先，根据所需超导材料的化学成分，选取相应的元素或化合物作为原料。
然后，将原料按照一定的摩尔比进行混合。
接下来，将混合后的原料置于特定温度下进行热处理，使其发生化学反应，生成目标超导材料。
固相法的优点是简单易行，成本较低。
然而，由于反应温度较高，材料易于氧化或挥发，因此对于氧化性强的元素或化合物的制备较为困难。
二、液相法液相法是另一种常见的高温超导材料制备方法。
首先，将目标材料的前体化合物溶解于适当的溶剂中，得到均匀的溶液。
然后，通过调整溶液的温度和浓度等参数，使化合物发生化学反应，生成目标高温超导材料。
最后，通过蒸发或离心等方式，得到超导材料的粉末。
液相法的优点是制备过程中容易控制反应条件，并且可以得到高纯度的超导材料。
然而，由于液相法需要使用有机物作为溶剂，因此还需要考虑溶剂的挥发、残留等问题。
三、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种基于凝胶化反应的高温超导材料制备方法。
首先，选择适当的金属盐和有机物通过溶剂进行溶解。
然后，通过调整反应条件，使金属盐与有机物发生溶胶-凝胶转化，生成坚固的凝胶。
最后，将凝胶进行热处理，使其脱胶、结晶，最终得到超导材料。
溶胶-凝胶法的优点是提供了一种制备高纯度、均匀微观结构和较大晶粒尺寸的高温超导材料的途径。
然而，该方法比较复杂，需要进行多步反应，并且对反应条件的控制较为严格。
四、磁控溅射法磁控溅射是一种常用的薄膜制备技术，也可用于高温超导材料的制备。
该方法通过在真空环境下，将目标高温超导材料推向磁控溅射目标，利用氩离子束轰击目标，使其表面原子释放出来并沉积在基底上，形成超导薄膜。
磁控溅射法的优点是能够制备出具有均匀厚度、良好结晶性和较高超导性能的高温超导薄膜。
高温超导材料的研究现状和展望随着现代科学技术的不断发展，高温超导技术逐渐成为科技领域中备受瞩目的前沿科技之一。
高温超导材料的研究不仅彰显了人类智慧和创造力的高度，还为能源、电力等领域的科技创新提供了无限的可能性。
笔者将从研究现状、关键技术、应用前景等角度，探讨高温超导材料的最新研究进展和未来展望。
一、研究现状高温超导材料，指具有高温超导特性的材料，其超导温度通常比低温超导材料高得多。
高温超导材料不仅具有超导电性能良好，而且具有电阻低、输电效率高、环保节能等优点，被广泛应用于工业、能源、医疗、计算机等多领域。
然而，高温超导材料研究仍面临着众多挑战。
目前，高温超导材料研究集中在寻求更高的超导温度，并探究材料超导机制。
近年来，国内外涌现出了一大批高品质的高温超导材料，例如：YBCO（氧化物超导体），Bi-2212（铋系超导体），FeSe（铁基超导体）等等。
其中，YBCO首次发现于1987年，是目前超导温度最高的材料之一，其超导温度达到了92K左右。
Bi-2212是一种新型的氧化物超导体，超导温度高达108K。
FeSe是一种新兴的铁基超导体，结构简单，制备工艺方便，于2008年被发现，其超导温度达到了近40K左右。
二、关键技术高温超导材料的研究有赖于先进的实验技术和完善的理论研究。
近年来，一系列先进的技术正在不断涌现，加速了高温超导材料的研究进程。
1.物理化学方法物理化学方法是高温超导材料研究的关键技术之一，主要包括物理气相沉积法（PVD）、溶胶-凝胶法（SG）、水热合成法、高压下制备等等。
其中，PVD法得益于其制备工艺简单、物理性能稳定等特点，在制备氧化物超导体、铁基超导体以及镍基超导体等高温超导材料方面得到了广泛应用。
2.凝胶预处理方法凝胶预处理方法是一种技术成熟度较高的高温超导材料制备方法，主要通过凝胶法制备前体纳米粉末，再采用固相反应制备高温超导材料。
该方法具有制备工艺简单、材料均匀性好、超导性能稳定等优点，被广泛应用于高温超导材料制备中。
高温超导材料的研究进展近年来，高温超导材料一直是物理学和材料科学领域的研究热点之一。
高温超导材料具有较高的临界温度和较大的超导电流密度，为实现高效能低耗电子器件提供了新的可能。
本文将着重介绍高温超导材料的研究进展，以及其在能源传输、磁悬浮等方面的应用。
一、高温超导材料的发现与研究历程1986年底，著名物理学家庄惟敦等人在研究氧化铜化合物时意外发现了第一个高温超导材料，即氧化铜铯钾铋钡钙镧铜（YBCO）。
该材料的临界温度达到了约92K，远高于此前已知的超导材料的临界温度，震惊了整个科学界。
随后的研究发现，除YBCO外，还有许多其他化合物也具有较高的临界温度，如钇钡铜氧（YBCO）和碳化镨镁二铁（MgFe2C3）等。
二、高温超导材料的特点和研究方法高温超导材料的独特之处在于其超导转变温度高、超导电流密度大。
这使得高温超导材料在能源传输、电力输配、激光加工等领域具有广阔的应用前景。
研究高温超导材料的途径主要包括理论模拟和实验研究两方面。
理论模拟通过计算和模拟的方法，揭示了高温超导材料的超导性质和机制。
实验研究则主要通过制备样品，测量其超导性能等，以了解材料的发展趋势。
三、高温超导材料的应用前景高温超导材料具有广泛的应用前景。
其中最重要的应用之一是能源传输领域。
由于高温超导材料具有较高的电流密度，可以有效提高超导电缆的传输效率，降低输电过程中的能量损耗。
此外，在电力输配和激光加工方面，高温超导材料的高临界温度和超导电流密度也为实现高效率的电力输配和精密的激光加工提供了技术支持。
四、高温超导材料的发展前景尽管高温超导材料已经取得了重要的突破，但仍存在许多挑战和问题需要解决。
首先，高温超导材料的制备工艺不断完善，但仍面临制备难度大、制备成本高等问题。
其次，高温超导材料的超导机制和物理性质还不完全清楚，需要进一步深入研究。
此外，高温超导材料的稳定性等方面的问题也需要解决。
近年来，随着材料科学和物理学等领域的不断深入研究，高温超导材料的研究也取得了重要的进展。
高温超导原理
高温超导是指在相对较高的温度下发生的超导现象。
通常情况下，超导材料需要在极低的温度下才能表现出超导特性，但是高温
超导材料的出现改变了这一局面，为超导技术的应用提供了更多可
能性。
高温超导的原理主要涉及到电子之间的相互作用和电子与晶格
之间的相互作用。
在常规的金属导体中，电子之间会发生散射现象，导致电阻的产生。
而在超导材料中，由于电子形成了配对，使得电
子在运动过程中不会发生散射，因此电阻为零。
这种配对的形成是
由于材料内部存在一种被称为库珀对的激发态，这种激发态能够在
较高的温度下存在，从而实现高温超导。
另外，高温超导材料的晶格结构也对其超导特性起着重要作用。
在高温超导材料中，通常会存在氧化物，这些氧化物的晶格结构对
电子的运动方式产生影响，从而影响了超导特性的表现。
通过对这
些氧化物的掺杂和调控，可以有效地提高材料的临界温度，使其实
现更高的超导临界温度。
除了晶格结构，高温超导材料的电子结构也是影响其超导特性
的重要因素。
在高温超导材料中，通常会存在一些电子能带交叉的现象，这种电子结构的特殊性使得电子在材料中的运动方式发生改变，从而促进了超导的产生。
总的来说，高温超导的原理是一个涉及多个方面的复杂问题，其中电子之间的配对、晶格结构和电子结构都对超导特性起着重要作用。
通过对这些因素的深入研究和理解，可以更好地设计和制备高温超导材料，推动高温超导技术的发展，为超导在能源传输、磁性材料等领域的应用提供更多可能性。
高温超导材料的最新研究高温超导材料是指在相对较高的温度下能够表现出超导特性的材料。
在过去的几十年中，该领域的研究进展迅速，吸引了众多科学家和工程师的关注。
超导材料可以无电阻状态下导电，并且能够排斥磁场，这使得它们在能源、通信、交通等多个领域有着广泛的应用前景。
本文将着重探讨高温超导材料的最新研究动态与发展，重点介绍其理论基础、研究进展、应用前景及面临的挑战。
理论基础高温超导现象最早是在1986年由乔治·贝尔赫尔等人发现的，他们发现了一种由铜氧化物组成的陶瓷材料，在77K（-196℃）以上出现了超导现象。
这一发现颠覆了传统超导理论，促使了“BCS理论”以外的新理论发展。
BCS理论虽然对解释低温超导相行为至关重要，但在高温超导中却无法给出令人满意的解释。
因此，许多科学家提出了其他模型，例如库珀对（Cooper pair）、波动理论等，以解释高温超导现象。
在这些理论中，“电子-声子相互作用”仍然被认为是高温超导材料中电子形成配对的重要机制。
此外，量子涨落、磁性相互作用等也被认为对高温超导的形成具有重要影响。
这些理论的发展不仅推动了对高温超导材料特性的理解，也为新型材料的设计提供了指导。
最新研究进展近几年，高温超导材料的研究取得了一系列重要突破。
从新材料的合成到物理机制的探明，研究者们不断探索更高临界温度和更好的性能。
新型高温超导材料的发现随着对盈零氧化物（cuprate）和铁基超导体（iron-based superconductors）等传统高温超导材料的深入研究，科学家们相继发现了一些新型超导材料。
例如，最近可能成为新一代高温超导材料的是“氢化硫”（H3S）。
该化合物在接近环境压力下，其临界温度可达203K（-70℃），这是迄今为止达到的最高临界温度。
这一发现显示了氢化物在超导研究中的巨大潜力。
此外，高压实验技术的发展促进了氢化物超导体的探索。
通过应用极高的压力，科研人员发现某些氢化物能够在常规状态下显示出短暂的超导性。
高温超导机制超导材料是指在低温下，在零电阻和完全磁通排斥的状态下，具有完美电导性能的材料。
传统超导材料需要极低的温度或极高的压力才能达到超导状态，然而，近年来科学家发现了一类新型超导材料，能在相对较高的温度下表现出超导特性，这就是高温超导材料。
高温超导研究领域一直备受关注，它有着巨大的应用前景，但其机制一直是一个谜。
一、背景介绍高温超导是指材料在相对较高的温度下表现出超导特性。
传统超导材料的临界温度很低，一般在摄氏零度附近，而高温超导材料的临界温度可以达到低于摄氏零度的几十甚至上百摄氏度。
这使得高温超导材料在实际应用中更加便捷和经济。
二、高温超导机制的研究历程高温超导机制的研究历程可以追溯到1986年，当时两位研究人员发现一种铜氧化物化合物可以在液氮温度下实现超导。
这一突破引起了科学界的广泛关注，并催生了高温超导机制的研究。
经过多年的探索，科学家们提出了几种可能的高温超导机制。
三、BCS理论与高温超导BCS理论是解释传统超导机制的重要理论，在BCS理论中，超导电流是通过库珀对（由两个电子形成的稳定状态）的配对来传导的。
然而，BCS理论无法解释高温超导中的现象，因为高温超导材料中的库珀对距离较远而无法持续。
因此，科学家们开始寻找其他机制来解释高温超导。
四、强关联电子效应与高温超导在一些高温超导材料中，电子之间的相互作用扮演了至关重要的角色。
强关联电子效应是指电子之间相互作用非常强烈，以至于无法使用简单的单粒子近似来描述系统行为。
在高温超导材料中，电子之间的强关联效应可能导致电子形成一种新的量子态，从而实现超导。
五、磁子涡旋理论与高温超导磁子涡旋理论是高温超导机制的另一种解释。
根据这一理论，高温超导材料中的电子会形成一种有序的自旋涡旋结构，这使得电子对的输运呈现出超导特性。
磁子涡旋理论提供了一种全新的解释高温超导现象的方法。
六、其他可能的除了上述提到的机制，还有其他一些可能的高温超导机制在科学界被提出。
高温超导材料的设计和制备方法超导材料是指在低温条件下能够表现出零电阻和磁场排斥效应的材料。
然而，传统的超导材料需要极低的温度才能达到超导状态，限制了它们在实际应用中的广泛使用。
为了克服这个障碍，科学家们一直在寻找新的高温超导材料，这些材料在相对较高的温度下就能实现超导。
设计和制备高温超导材料是一个复杂而困难的任务，但通过多年的研究和技术进步，我们已经取得了一些重要的突破。
下面将介绍几种常用的高温超导材料设计和制备方法。
一、复合氧化物法复合氧化物法是目前研究最为广泛的一种高温超导材料制备方法。
该方法主要利用氧化物材料的特殊结构和化学反应来实现高温超导。
其中最著名的是铜氧化物超导材料，例如YBa2Cu3O7和Bi2Sr2CaCu2O8等。
制备过程中，通常会使用粉末冶金技术，将所需的金属氧化物按照化学方程式的比例混合，并加热至高温进行反应。
这个方法的优点是制备过程简单、成本较低，而且可以通过控制反应条件来调整材料的物理性质。
然而，复合氧化物法存在着材料结构复杂、纯度要求高等问题，因此仍需要进一步的研究和改进。
二、基于合金设计的方法基于合金设计的方法是一种相对较新的高温超导材料制备方法，旨在通过合金的掺杂来改变材料的电子结构和超导性能。
例如，通过在铜氧化物中引入稀土元素掺杂，可以显著提高材料的临界温度。
制备过程中，首先需要制备纯度较高的基底材料，然后通过与掺杂元素的反应将其置于高温条件下。
这种方法的优点是可以在不改变材料结构的前提下，通过掺杂调整超导性能，探索高温超导材料的新领域。
然而，基于合金设计的方法仍面临着材料稳定性、掺杂效果等问题，需要进一步深入研究。
三、半导体材料的方法近年来，一些研究者将目光转向了半导体材料，认为其中可能存在潜在的高温超导性能。
这种方法的思路是通过半导体材料的特殊结构和电子性质来实现高温超导。
制备过程中，常常使用化学沉积法或者物理热蒸发法来制备纯度较高的半导体样品，然后通过控制材料的结构和掺杂元素来调整超导性能。
高温超导材料摘要：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背景及其发展历史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超导体都只是在极低的温度（23 K)下才显示超导，因此它们的应用受到了极大的限制。
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”。
自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。
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A15型超导体和三元系超导体，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge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年柏诺兹和缪勒发现了35K 超导的鑭钡铜氧体系。
这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土钡铜氧化物超导体的发现。
通过元素替换，1987年初美国吴茂昆（朱经武）等和我国物理所赵忠贤等宣布了90K钇钡铜氧超导体的发现，第一次实现了液氮温度（77 K）这个温度壁垒的突破。
柏诺兹和缪勒也因为他们的开创性工作而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。
这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，因此通常被称为高温超导体。
液氮温度以上钇钡铜氧超导体的发现，使得普通的物理实验室具备了进行超导实验的条件，因此全球掀起了一股探索新型高温超导体的热潮。
1987年底，我国留美学者盛正直等首先发现了第一个不含稀土的铊钡铜氧高温超导体。
1988 年初日本研制成临界温度达110K的铋锶钙铜氧超导体。
1988年2月盛正直等又进一步发现了125K 铊钡钙铜氧超导体。
几年以后（1993年）法国科学家发现了 135K 的汞钡钙铜氧超导体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)和二硼化镁(MgB)。
氧化物高温超导材料是以铜氧化物2为组分的具有钙钛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。
高温超导材料已进入实用化的研究开发阶段，氧化物复合超导材料的耐用(robustness) 和稳定性已引起材料科学家的广泛重视。
由于高温超导薄膜材料较早进入电子学器件的应用领域，很多学者做了薄膜材料与环境相关的稳定性和寿命研究工作。
浸泡实验是一种常用的方法：在不同试剂 (水、酒精和丙酮等)、不同气氛(干氮、湿氮和流动氧等)中做周期循环和热时效疲劳试验。
研究表明，超导电性的退化主要来自于杂相 (第二相) 及时效过程中的析出相。
美国西北大学的Mirkin建议把在其它材料中应用已十分广泛的分子单层表面化学改性(又称“自装配，Self assembly”) 引入到高温超导铜氧化合物中来。
例如用有机物对YBCO表面进行分子单层表面改性，以此改善薄膜对环境的敏感性。
高温超导带材以铋锶钙铜氧(BSCCO/2223)系为第一代带材，它以优良的可加工性而得到了广泛的开发，并在超导强电应用领域占据重要位置。
但铋系材料的实用临界电流密度较低，并且在77 K的应用磁场也很低。
相反，YBCO材料在77 K 的超导电性远优于BSCCO材料；然而它的可加工性却极差，传统的压力加工和热处理工艺难以做出超导性好的带材。
近年来随着材料科学工艺技术的发展，一种在轧制 (rolling) 金属基带上制造YBCO超导带材的工艺受到极大重视，并被冠以“下一代”高温超导带材或“第二代”带材。
有两种基本技术方案：(1) 以美国橡树岭国家实验室 (ORNL)为代表的一个方案，称作轧制双取向金属基带法(RABiTS)。
会上Specht报告了基带的退火织构稳定性分析，并在1m长的取向金属基带上用激光沉积YBCO外延膜。
欧洲以德国、丹麦等为代表，努力开展高温超导材料工艺及应用研究。
丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。
长10m、2000 A的超导电力电缆正在研制中，下一步开发三相、50～100 m输电电缆。
西门子公司计划到2003年制成20 MVA的超导变压器。
用于电子学方面探伤的RF-SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。
二、高温超导材料的制备工艺为适应各种应用的要求，高温超导材料主要有：膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。
1、薄膜高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基础，制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的关键。
高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底(如SrTiO3、LaAlO3或MgO)上进行薄膜的气相沉积或外延生长的。
经过十年的研究，高温超导薄膜的制备技术已趋于成熟，达到了实用化水平(Jc>106Ac·m2 ,T=77K)。
目前，最常用、最有效的两种镀膜技术是：磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积 (PLD)。
这两种方法各有其独到之处，磁控溅射法是适合于大面积沉积的最优生长法之一。
脉冲激光沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化学组成达到一致，并且能控制薄膜的厚度。
2、厚膜高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、微波谐振器、天线等。
它与薄膜的区别不仅仅是膜的厚度，还有沉积方式上的不同。
其主要不同点在以下三个方面：(1)通常，薄膜的沉积需要使用单晶衬底；(2)沉积出的薄膜相对于衬底的晶向而言具有一定的取向度；(3)一般薄膜的制造需要使用真空技术。
获得厚膜的方法有很多：如热解喷涂和电泳沉积等，而最常用的技术是丝网印刷和刮浆法，这两种方法在电子工业中得到了广泛的应用。
3、线材、带材超导材料在强电上的应用，要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和一种普通金属的复合多丝线材或带材。
但陶瓷高温超导体本身是很脆的，因此不能被拉制成细的线材。
在众多的超导陶瓷线材的制备方法中，铋系陶瓷粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。
而压制出铋系带材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。
4、块材最初的氧化物超导体都是用固相法或化学法制得粉末，然后用机械压块和烧结等通常的粉末冶金工艺获得块材，制备方法比较简单。
但T c达到了一定的高度，而载流能力J c太低，则不能满足应用的要求，因此必须要提高其临界电流密度。
经过多年的研究，采用定向凝固技术制备出的无大角度晶界的YBa2Cu3Ox-7块材，其J c值可达105A·m2- (77 K)。
三、高温超导材料的应用综合目前超导技术的发展情况，超导技术可以在以下行业得到应用和拓展：1、电力超导技术与电力技术的结合将给电力行业的发、输、配电带来革命性的改变，电力行业是超导产业最重要的应用场所与市场。
超导技术在电力中的应用主要包括：1）高温超导电缆现有电缆的扩容问题一直困扰着城市电力的发展。
传统的城市地下输电电缆存在着通量小、损耗大、对土壤和地下水有热污染及油污染、土建费用高等问题，城市电力扩容变得越来越困难。
高温超导电缆具有体积小、造价低、高节能、无污染等优点，具有巨大的经济效益和环保效益，终将替代传统电缆。
高温超导电缆的大规模应用能够极大地提高电力输电系统的运行效率，降低运行成本。
目前国际上高温超导电缆的总体发展趋势是研制大容量、低交流损耗、超长高温超导电缆。
据专家估计，高温超导电缆最有可能率先实现实用化和商业化。
2）超导电机：电动机是最常用的电气设备，但传统电动机耗电量极大。
美国工业界专家估计，1,000马力以上的工业用电动机大约要消耗美国能源的25%。
与常规电机相比，超导电机具有节能性好、体积小、单机容量大、造价及运营成本低、稳定性能好等优点，具有很好的经济效益和环保效益。
供给同样的功率，超导电机的尺寸是常规电机的1/3，制造成本可降低40%，电流损耗可减少50%，运行成本可降低50%。
美国能源部估计，高温超导电动机的低损耗每年可减少数十亿美元的运行费用。
在军事上战舰应用高温超导电机，其舰船体积重量更小，空间布置更灵活，推进系统运行更加可靠，效率更高，控制更方便，调速性能更好，能大大提高隐蔽性，达到高速安静运行，具有重要的军事意义。
3）超导变压器：常规变压器有许多缺点，如负载损耗高、重量和尺寸大、过负载能力低、没有限流能力、油污染及寿命短等。
在美国，变压器的总装机容量约为总发电量的3-4倍，其电力系统的网损约为总发电量的7.34%，其中25%为变压器损失。
相比较而言，超导变压器体积小、重量轻、电压转换能量效率高、火灾环境事故机率低、无油污染等优点，在提高电力系统的可靠性和运行性能、降低成本、节约能源、保护环境等方面有着重要的现实意义。
4）超导限流器：限流器（FCL）是一种提高电网稳定性的电力设备。
随着社会的发展,对电网的质量要求越来越高，而传统的限流器很难在短时间内对电网的脉冲电流起到限制作用。
高温超导限流器正好祢补了传统限流器的缺点，其限流时间可小于百微秒级，能快速和有效地起到限流作用。
超导限流器是利用超导体的超导态-常态转变的物理特性来达到限流要求，它可同时集检测、触发和限流于一身，被认为是当前最好的而且也是唯一的行之有效的短路故障限流装置。
