超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用

超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷程1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯(Ones)用液氦冷卻汞，當(dāng)溫度下降到4.2K時(shí),水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，此溫度稱為臨界溫度。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。但這里所說的「高溫」，其實(shí)仍然是遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)攝氏0℃的，對一般人來說算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果把超導(dǎo)體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時(shí)，磁感應(yīng)線將從超導(dǎo)體中排出，不能通過超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。經(jīng)過科學(xué)家們的努力，超導(dǎo)材料的磁電障礙已被跨越，下一個(gè)難關(guān)是突破溫度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷程1973年，發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)合金――鈮鍺合金，其臨界超導(dǎo)溫度為23.2K，這一記錄保持了近13年。超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷程1986年，設(shè)在瑞士蘇黎世的美國IBM公司的研究中心報(bào)道了一種氧化物（鑭鋇銅氧化物）具有35K的高溫超導(dǎo)性。此后，科學(xué)家們幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現(xiàn)。超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷程1986年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研究的超導(dǎo)材料，其臨界超導(dǎo)溫度達(dá)到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的歷程1987年，美國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國科學(xué)家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的“溫度壁壘”（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時(shí)間里，臨界超導(dǎo)溫度提高了近100K。有關(guān)高溫超導(dǎo)來自德國、法國和俄羅斯的科學(xué)家利用中子散射技術(shù)，在高溫超導(dǎo)體的一個(gè)成員單銅氧層中觀察到了所謂的磁共振模式，進(jìn)一步證實(shí)了這種模式在高溫超導(dǎo)體中存在的一般性。該發(fā)現(xiàn)有助于對銅氧化物超導(dǎo)體機(jī)制的研究。有關(guān)高溫超導(dǎo)高溫超導(dǎo)體具有更高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（通常高于氮?dú)庖夯臏囟龋欣诔瑢?dǎo)現(xiàn)象在工業(yè)界的廣泛利用。高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)迄今已有16年，而對其不同于常規(guī)超導(dǎo)體的許多特點(diǎn)及其微觀機(jī)制的研究，卻仍處于相當(dāng)“初級”的階段。這一點(diǎn)不僅反映在沒有一個(gè)單一的理論能夠完全描述和解釋高溫超導(dǎo)體的特性，更反映在缺乏統(tǒng)一的、在各個(gè)不同體系上普遍存在的“本征”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。20世紀(jì)80年代是超導(dǎo)電性的探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機(jī)超導(dǎo)體，1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物L(fēng)aBaCuO4，其臨界溫度約為35K。由于陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質(zhì)，因此這個(gè)發(fā)現(xiàn)的意義非常重大，繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1987年在超導(dǎo)材料的探索中又有新的突破，美國休斯頓大學(xué)物理學(xué)家朱經(jīng)武小組與中國科學(xué)院物理研究所趙忠賢等人先后研制成臨界溫度約為90K的超導(dǎo)材料YBCO（釔鉍銅氧）。1988年初日本研制成臨界溫度達(dá)110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超導(dǎo)體。至此，人類終于實(shí)現(xiàn)了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的夢想，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)史上的重大突破。這類超導(dǎo)體由于其臨界溫度在液氮溫度（77K）以上，因此被稱為高溫超導(dǎo)體。自從高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)以后，一陣超導(dǎo)熱席卷了全球?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)鉈系化合物超導(dǎo)材料的臨界溫度可達(dá)125K，汞系化合物超導(dǎo)材料的臨界溫度則高達(dá)135K。如果將汞置于高壓條件下，其臨界溫度將能達(dá)到難以置信的164K。1997年，研究人員發(fā)現(xiàn)，金銦合金在接近絕對零度時(shí)既是超導(dǎo)體同時(shí)也是磁體。1999年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釕銅化合物在45K時(shí)具有超導(dǎo)電性。由于該化合物獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，它在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲中的應(yīng)用潛力將是非常巨大的。為了證實(shí)（超導(dǎo)體）電阻為零，科學(xué)家將一個(gè)鉛制的圓環(huán)，放入溫度低于Tc=7.2K的空間，利用電磁感應(yīng)使環(huán)內(nèi)激發(fā)起感應(yīng)電流。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，環(huán)內(nèi)電流能持續(xù)下去，從1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在兩年半的時(shí)間內(nèi)的電流一直沒有衰減，這說明圓環(huán)內(nèi)的電能沒有損失，當(dāng)溫度升到高于Tc時(shí)，圓環(huán)由超導(dǎo)狀態(tài)變正常態(tài)，材料的電阻驟然增大，感應(yīng)電流立刻消失，這就是著名的昂尼斯持久電流實(shí)驗(yàn)。超導(dǎo)人們做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)淺平的錫盤中，放入一個(gè)體積很小但磁性很強(qiáng)的永久磁體，然后把溫度降低，使錫盤出現(xiàn)超導(dǎo)性，這時(shí)可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，慢慢地飄起，懸空不動(dòng)。邁斯納效應(yīng)有著重要的意義，它可以用來判別物質(zhì)是否具有超性。為了使超導(dǎo)材料有實(shí)用性，人們開始了探索高溫超導(dǎo)的歷程，從1911年至1986年，超導(dǎo)溫度由水銀的4.2K提高到23.22K（OK=-273°C）。86年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導(dǎo)溫度是30度，12月30日，又將這一紀(jì)錄刷新為40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日發(fā)現(xiàn)了98K超導(dǎo)體，很快又發(fā)現(xiàn)了14°C下存在超導(dǎo)跡象，高溫超導(dǎo)體取得了巨大突破，使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用。某種超導(dǎo)材料的元素構(gòu)成超導(dǎo)材料超導(dǎo)技術(shù)被用在電纜上超導(dǎo)技術(shù)被用在超導(dǎo)，其實(shí)離我們超導(dǎo)體1．超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到無法測量的程度，可以認(rèn)為其電阻率突然變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體．

2．轉(zhuǎn)變溫度TC

：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度．3.高溫超導(dǎo)4.超導(dǎo)體的兩個(gè)基本性質(zhì)（1）、零電阻性遠(yuǎn)距離輸電超導(dǎo)電磁鐵和超導(dǎo)電機(jī)計(jì)算機(jī)高溫超導(dǎo)變壓器（2）、抗磁性磁懸浮列