什么材料会出现超导现象呢?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/25 02:22:27
什么材料会出现超导现象呢?
什么材料会出现超导现象呢?
什么材料会出现超导现象呢?
定义
超导材料,又称为超导体（superconductor）.当某导体在一温度下,可使电阻为零而称之.零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性.使超导体电阻为零的温度,叫超导临界温度.
发现
1911年春,荷兰物理学家昂尼斯在用液氦将汞的温度降到4.2K时,发现汞的电阻降为零.他把这种现象称为导性.后来昂尼斯和其他科学家陆续发现其他一些金属也是超导体.昂内斯因为这项重大发现而获得1913年的诺贝尔物理学奖.
完全抗磁性
1933年,德国物理学家迈斯纳（Walther Meissner）发现了超导体的完全抗磁性,即当超导体处于超导状态时,超导体内部磁场为零,对磁场完全排斥,即迈斯纳效应.但当外部磁场大于临界值时,超导性被破坏.
机理
1957年,美国物理学家约翰·巴丁、库珀（Leon Cooper）、施里弗（Robert Schrieffer）提出了以他们名字首字母命名的BCS理论,用于解释超导现象的微观机理.BCS理论认为：晶格的振动使自旋和动量都相反的两个电子组成动量为零的库珀对,所以根据量子力学中物质波的理论,库珀对的波长很长以至于其可以绕过晶格缺陷杂质流动从而无阻碍地形成电流.巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年的诺贝尔物理学奖.
进一步的发现
1952年,科学家发现了合金超导体硅化钒.1986年1月,德国科学家伯德诺兹（Georg Bednorz）和瑞士科学家缪勒（Alex Müller）发现陶瓷性金属氧化物可以作为超导体,从而获得了1987年诺贝尔物理学奖.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.从1986年－1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K.
演进史
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.
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.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.
用途
超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等.
超导体与常规导体
常规导体做磁体时,要产生10万高斯以上的稳态强磁场,需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却用水,投资巨大；而超导材料在超导状态下具有零电阻和抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得这么大的稳态强磁场.