超导研究:始终充满活力的科学前沿

<正>超导电性是指一些材料在某个温度以下电阻为零的现象.超导作为一种新奇的宏观量子现象,具有零电阻和抗磁性两个基本特性,因此超导材料有许多重要的潜在应用.自1911年被发现以来,超导研究一直是物理研究的前沿课题,对新实验技术的发展、新理论的创立以及超导的广泛应用都产生了深远的影响.不断探索新的超导材料,提高超导转变温度,一直是超导研究的一个重要方向.     

日本开发超导产业技术的途径——超导产业技术开发恳谈会的中间报告概要

前言 8月24日,以东京大学名誉教授“山村昌”为委员长,并由学术界和产业界有识之士组成的“超导产业技术开发恳谈会的中间报告在通产省工业技术院举行。中间报告的内容是围绕着超导的国内外形势和动向,今后的研究课题及其展望,应采取什样政策。这个报告可以说是今后超导技术开发的指导方针。超导物质临界温度的上升是科学家们长期以来所做的美梦。去年以来,世界的研究机构的研究取得了突破性进展,终于发现了临界温度超过液体氮温度的     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导材料的晶界

最近,Y-Ba-Cu-O系统的超导材料研究正引起人们极大关注。有关它的结构、相组成以及超导特性等研究正在取得迅速的进展。但是,作为多晶氧化物的Y-Ba-Cu-O超导材料,它的晶界结构及特点预计对临界电流I_c等超导特性会有重要影响。因此,研究超导材料中晶界结构特征、化学组成以及晶粒的结构,很有必要。     

超导材料的发展推动着新的工业革命

随着Y(或La)-Ba-Cu-O系陶瓷高温超导材料的问世,自1986年下半年起,在世界范围內出现了一股超导热芯抗ぷ髦饕秩龇矫娼?一是继续寻找具有更高的零电阻转变温度的新型超导材料,二是研究(?)料的结构并探索其具有高温超导性的机理,三是实际应用研究。前一阶段,关于超导材料研究工作进展的报道多侧重于前两方面,对其实际应用则报道甚少,但研究新型材料的目的归根结蒂在于应用。为此,本文介绍了日本经济杂志“DIAMOND”最近连续发表的有关超导材料的实际应用的三篇报道,从中可以看出,超导材料尤其是高温超导材料的发展如何推动新的工业革命不断前进,它们在某些领域的实际应用已不是遥远的将来而就在眼前。     

陨石中首次发现超导材料

<正>最近,美国科学家在2块不同的陨石中发现了超导材料,这是超导材料在太空中形成的第一个证据。这一发现的重要意义不仅在于它是罕见的天然形式的超导材料,而且还为人类寻找室温超导材料点燃了新的希望。研究人员利用一种叫做磁场调制微波光谱的技术(MFMMS,一种主要用于寻找超导现象的高灵敏度技术),对来自15种不同陨石的碎片进行了详细研究。结果发     

高温氧化物超导体组成分析

1986年自Bodnorg和Müller发现高温氧化物超导体以来使氧化物系列的超导体研究有了长足的进展,实现了人们长期以来追求获得液氮温区超导体的理想,液氮比液氦便宜10倍,而效率高20多倍,大大加快了超导技术的开发与应用.1988年,我们实验室在高氧压下     

铁基超导材料制备研究进展

超导现象于1911年首次被发现, 此后科学家们一直都在寻找拥有更高临界温度的超导材料, 研究重点也逐渐从金属系物质转到铜氧化物. 目前, 物理学界对高温超导机制仍未形成一致看法, 研究人员希望在铜氧化物超导材料以外再找到新的高温超导材料, 以期从新的途径来破译高温超导机理. 2008年初, 日本学者发现了临界温度可以达到26 K的新型超导材料—— LaO_1-xF_xFeAs, 这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮. 随后, 科研人员在这一体系中展开了积极的实验和理论研究. 中国科研机构, 特别是中国科学院, 迅速开展了卓有成效的研究工作, 在新一轮的高温超导研究热潮中占据了重要位置. 铁基超导材料的研究正在持续升温, 新的发现层出不穷. 本文按照体系分类, 以时间顺序, 分别对铁基超导材料的四大主要研究体系(“1111”体系、“122”体系、“111”体系和“11”体系)的具体材料制备研究进展进行了分析, 比较全面地介绍了各种铁基超导材料的合成方法及其关键物理参数.     

超导蓄电体系

目前正在进行的超导蓄电体系的研究,是应用超导的其中一个项目。这项工作是去年五月由日本三十家大型企业联合进行的。该研究的原理是将不消耗电的超导盘管(直径五百米)埋入地下岩石中,以此形成一个巨大的“蓄电罐头”,这便是“超导蓄电体系”(SMES)。该体系可用于将原子能发电站的夜间剩余电力积存起来,等白天需要电力的高峰时间,再将这一     

编后记

当前,超导研究是在世界范围内科技工作者的热门研究领域,我们在本期科学家论坛发表的美国布鲁克林学院布里安·B·许瓦茨教授《关于超导的研究》一文,从物理学的角度简要地回顾了超导研究领域的进展,其中包括对BCS理论、约瑟夫逊效应和第二类超导体的讨论,对近年来发现的新型高温超导体也作了简要的论述。中国社会科学院哲学研究所查汝强先生关于《自然·社会·人》一文,就自然界、人类社会和人类的关系     

铜氧化物高温超导体中多体效应研究的新进展

自从1986年高临界超导温度铜氧化合物超导体被发现20多年以来,超导研究取得了许多进展,但高温超导机理仍不清楚.研究表明,铜氧化合物高温超导体的超导电性和奇异的正常态物理性质,难以用传统的超导理论(BCS     

新型超导材料

在超导材料的可能使用中,以薄基片制成的电子部件可望最早得到应用,日本两家电子工业公司已成功制取这些基片。只要使用超导材料可制成相当灵敏度的探头。那么就可用于医疗诊察技术和外空遥测技术。因为这些部件的结构比较简单,预计在一、二年内最有可能在实验里中得到实际应用。     

超导技术在未来电网中的应用

首先简要介绍了可再生能源大量接入对未来电网带来的一系列挑战,进而介绍了超导电力技术的特点和优势,以及在应对上述挑战方面可能发挥的作用.超导电力技术的发展以超导材料为基础,主要应用包括超导输电电缆、超导限流器、超导储能系统、超导变压器、超导电机和超导电力集成技术等.本文比较系统地介绍了高温超导材料近年来的发展状况、超导电力应用各个方面的主要研究进展和国内外典型的示范工程.在此基础上,说明了超导电力技术规模化发展所面临的运行温度较低,低温制冷设备长期运行可靠性有待提高,高温超导材料价格过高等方面的障碍,并指出今后努力的方向,提出了我国未来发展超导电力技术的建设性建议.     

低温量热原理及在材料研究中的应用

低温量热技术是测量凝聚态物质比热性质的实验方法,而比热是物质最重要的基础热力学性质.通过比热测量与研究,不仅能够获取物质熵、焓和吉布斯自由能等基础热力学函数,还可以用于研究和理解晶格振动、金属、超导、电子及原子核磁性、稀释磁系统、结构相变等具有重要理论与应用研究价值的科学问题.本文结合当前众多新兴功能材料对其热力学性质研究的迫切需求,详细介绍了比热的基本含义以及测量凝聚态物质比热的主要量热方法,并举例说明了低温量热技术在材料热力学性质研究中的应用.     

激光扫描原位淀积Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)大面积超导薄膜

高T_c超导性应用的一个重要领域是超导微波器件,这种超导微波器件最显著的特点是它的微波表面电阻比一般金属低得多.作为微波器件用的超导薄膜其面积要求大于几个平方厘米.而以往最有效制备高T_c超导薄膜的脉冲激光淀积技术只能在小面积上生长均匀性能优良的超导薄膜.因此,采用恰当的措     

我国首次高温超导器件空间试验获得成功

中国科学院物理研究所研制的高温超导滤波器在我国首颗民用新技术试验卫星——实践九号A星搭载试验取得圆满成功.这是我国超导技术首次成功完成空间试验,使我国成为国际上继美国之后第二个将超导器件成功送上太空的国家,表明我国的超导技术应用已跻身国际前列,对超导技术在我国的应用,特别是空间应用具有重要意义.由中国科学院物理研究所和航天科技集团空间技术研究院510所联合研制的"超导滤波器验证试验装置"是实践九号卫星的重要有效载荷之一,其中中国科学院物理研究所负责超导滤波器的研制,航天     

YBCO烧结材料R_s-J_e实验曲线中的反比关系

<正> 超导材料的微波表面电阻R_1是表征样品本征特性的重要参量之一,在高T_c材料的理论研究和其高频应用技术的基础研究中都引起极大关注。由于像YBCO这样的高     

Pb_xBi_(2-x)Sr_2Ca_2Cu_3O_(10-y)高T_C超导体系的远红外漫反射光谱

目前,远红外光谱和红外光谱方法已成为研究高T_C超导体的声子结构和超导能隙的主要手段之一。掺杂作为物性研究的一种有效手段在高温氧化物超导体的研究中占有重要地位。Bi-Sr-Ca-Cu-O体系的掺杂可以改善超导性能和消除堆垛层错,使零电阻从20K提高到     

全息电子显微镜观测磁通量

目前,在高临界温度氧化超导材料的研究课题中,有一个问题尚未解决,即磁场穿过高温氧化超导材料时,磁通量具有何种性能.大多数研究此课题的科学家相信,一旦这种性能被获悉,大临界电流的获得也就相应解决.尽管许多研究部门一直试图直接观测磁通量,但尚无成功的先例.最近,日立公司推出一种新型全息电子显微镜,可用于直接观测穿通超导材料的磁力线.具体方法:把一片冷却到2.5K(-270℃)的超导薄膜置于真空磁场中,借助于这种全息电子显微镜,就可以20埃的分辨度直接观察到穿过超导膜的磁力线,并获得定量测量数据.     

超导技术在能源科学中的应用

利用新技术和新的发电方式来提高燃料的利用率是迫在眉睫的问题。《超导技术在能源科学中的应用》一文,就超导技术在开源节流中的应用作了介绍。     

高温超导电性：世纪性的技术革命已经来临

高温超导电性：世纪性的技术革命已经来临罗季雄一、引言自１９９３年开始．由于超导电子学应用的接连失利；再加上美国超级超导对撞机（ＳＳＣ）的下马，使得世人普遍对超导技术的前景产生悲观情绪，关于超导材料的探索一下子降低到冰点。（研究经费投人明显减少ｏ世界范...