超导及其应用探索

简单介绍了超导的基本知识和超导材料的发展历程,详细阐述了超导材料在能源、电力、交通、科研、通讯、医学等领域的应用及其前景.     

超导材料在能源和交通领域的应用

超导材料具有广阔的应用前景。在提高临界温度的同时,人们在努力探索新型超导材料。在进一步探索超导微观机理的同时,人们更关注超导的应用前景。本文简单介绍了超导的基本知识和超导材料的发展历程,详细阐述了超导材料在电力、能源、交通等领域的应用及其前景。     

超导及超导材料的应用

超导是金属或合金在较低温度下电阻变为零的性质。自从超导发现至今,超导的研究和超导材料的研制已迅速发展。超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚,超导的临界温度已从开始的几开升至一百多开,超导材料得到广泛应用,特别是高温超导材料的广泛应用将会给社会带来的巨大变革。     

Y-Ba-Cu-O系高临界温度超导陶瓷组成与性能关系的研究

研究了主组成及少量外加物对Y_xBa_(1-x)CuO_3系超导陶瓷导电性与超导电性的影响.研究表明,当配料组成Y∶Ba≈1∶2时最容易制取稳定的、零电阻为88K以上的高临界温度T_c的超导材料;采用Bi、Pb、Na、Co等对阳离子进行部分替位更换,仍能获得超导特性,但对T_c值没有改进;少量外加物对YBa_2Cu_3O_(7-δ)系超导陶瓷的T_c值有明显的影响,微量钴离子的掺入可使T_c提高到110K,但掺入量较多时反使T_c降低.     

超导理论与应用研究的最新进展

介绍了超导理论与应用研究近况，特别是2001年的最新进展。在高温超导体微观机理的重新认识方面，已有证据显示，在高温超导体中存在很强的电子－声子耦合作用；在新型超导材料探索方面，主要有二硼化镁（MgB2），有机聚合物（P3HT），碳60等。超导材料具有现实和潜在的良好应用前景，特别是在能源、电力、交通、微波通信、计算机、医学和各种检测器等领域。     

电力系统中超导装置的过电流失超保护

对超导电力装置在不同电流条件下的失超特性进行了实验研究,分析了超导装置的失超电流-时间特性,并通过实验,说明了超导电力系统失超保护设计中考虑超导失超电流-时间特性的必要性以及考虑方法,为超导电力系统的失超保护提供了具体设计思路．     

点接触技术在拓扑材料研究中的应用

点接触实验方法最早被用于研究固体材料中的元激发,后来发展到研究超导/普通金属界面上的Andreev反射现象,并利用这种现象探测超导序参量.随着拓扑材料以及拓扑超导领域研究的兴起,点接触实验方法在该领域也发挥了重要的作用.最近几年,点接触实验方法被用于在多种拓扑半金属材料表面诱导并探测超导信号,使其应用范围得到了进一步拓展.本文简要介绍了点接触的基本原理、利用点接触探测样品超导性质的方法以及点接触技术本身的发展,简单回顾了点接触在拓扑超导候选材料中的研究,最后介绍了点接触针尖诱导超导现象的发现以及进展.     

镍氧化物超导体的发现与研究进展

镍氧化物超导材料的发现,激发起研究人员新一轮对近似铜氧化物新型超导材料的探寻以及对高温超导机理中有关晶体结构-电子结构密切关系的研究兴趣.本文重点从具有无限层结构的掺杂镍氧化物(Nd_0.8Sr_0.2NiO₂)超导体的发现、目前的实验研究进展、对其电子结构及物理机制的研究等方面概述这类新型超导材料的基本特性,并在结尾对镍基超导体系的构建、一些亟待解决的物理和材料问题以及今后研究的方向等作开放性讨论.     

超导电力装置失超检测的基础研究

超导电力装置的失超会影响超导电力设备的运行和安全，是超导电力设备技术实用化有待深入研究的一个重要问题。对国内外通用的超导装置失超检测方法进行了分析，并根据电力系统中超导装置失超检测的特点，对高温超导线材在不同幅值的动态电流作用下的失超特性进行了试验研究，通过对试验数据的分析，对高温超导线材的失超特性有了较精细的理解，并在此基础上提出了超导电力装置失超先兆检测及其失超保护设计的新概念。     

清华大学凝聚态物理学科的发展历史和最新研究进展

本文首先回顾了清华大学物理系的凝聚态物理学科的发展历程,然后简短介绍了目前学科点的主要研究方向.最后,着重讨论了最近十年中凝聚态物理学科老师在纳米物理、表面物理、超导材料及应用、理论和计算凝聚态物理等几个方面取得的研究进展.     

实用高温超导薄膜研究开发

超导薄膜是超导电子应用的基础材料，用超导薄膜制作的超导器件具有的性能，是任何其他材料无法相比的。高温超导薄膜可广泛应用于红外探测、微弱电磁信号接收、人体及生物磁测量、微波通信与探测、信号处理、电力开关等。目前，高温超导薄膜的研究处于从基础研究向实际应用转化的关键阶段，已从实验室进入了超导电子学的各个应用领域，正在发展成为     

电力系统中超导装置的过电流失超保护

对超导电力装置在不同电流条件下的失超特性进行了实验研究,分析了超导装置的失超电流－时间特性,并通过实验,说明了超导电力系统失超保护设计中考虑超导失超电流－时间特性的必要性以及考虑方法,为超导电力系统的失超保护提供了具体设计思路。     

超导氧化铜理论

超导现象是1911年首先由Keike Kamer—lingh Onnes在4.2K时在汞中发现的，接着，超导在许多金属单质和化合物中被发现。1957年，Bardeen等人第一次提出超导理论，到了1986年，George Bednorz和Karl Alex对于超导理论的发展做出了巨大的贡献，将一类临界温度为35K的固体物质引入材料科学和物理科学的世界。一种新的超导材料La2CuO4,     

探索超导新材料——记北京大学物理系之二硼化镁研究

“MgB2是近几年发展起来的一种新的超导材料，它在应用上很有潜力，有可能发展成为新的实用超导材料。一旦其在医用核磁共振成像等应用领域，在加速器等重要科学工程领域成为新的实用材料，这将有重大的经济价值和技术优越性。它也将给超导电子器件的研制和应用带来新的发展机会。”     

高T_C的超导材料

<正> 引言超导材料的临界温度 T_c 越高,其效益越大,因此,寻找高 T_c 的超导材抖是人们长期以来梦寐以求的事,经过约七十年的努力,在1973年才制备出铌三锗(Nb_3Ge),其T_c为23.2K,此后十几年几无进展.1986年瑞士科学家 Bednorz 和 Miiller 报导了 La-Ba-Cu-O 系列中可能存在高临界温度超导电性,T_c 终于突破30K.中、美、日等国科学家也在 La-Ba-Cu-O 体系超导体上获得 T_c为52K.最近各国又相继报导了 Y-Ba-Cu-O 体系超导材料,T_c 在90K 以上.本文将简要报导我们制备的 Y-Ba-Cu-O 超导材料的初步实验结果.     

超导电性理论特征

超导材料的种类非常广泛,有单质金属、合金材料、有机化合物、非金属单质、金属与非金属掺杂材料、金属氧化物等.从超导电性特征又分为非常规超导材料和常规超导材料.因此从超导电性的起源研究超导电性理论的特征具有重要的意义,既是重要的理论研究,又对合成、制备各种新型超导材料具有指导意义.分析研究了超导电性的本征特点,分别从超导的基本物理图像、同位素效应、超导转变温度计算公式表示等方面给出了常规超导体和非常规超导体的全面描述.同时理论上计算了一种有机复合超导材料.     

铁基超导实验研究与中国超导研究展望

 超导是电子在固体物质中发生的一类神奇的量子凝聚现象,具有丰富的量子力学内涵和重要的应用前景。超导体表现出零电阻、完全抗磁性、宏观量子相干等奇异特性,可广泛用于能源、信息、交通、医疗、国防、重大科学工程等方面。回顾了铁基超导体发现历程,以及中国科学家在其中扮演的重要角色。铁基超导的发现是中国超导基础研究的重要转折点,不仅引起了国际学术界高度和广泛的关注,而且从此中国学者在国际超导研究的众多方向起到了引领的作用。     

超导材料在激光成膜过程中的颗粒成因

本文计算了激光融蚀超导材料靶时靶内部的温度分布和汽-固界面的移动速度.研究表明,界面内的过热点是超导材料在激光成膜过程中产生微爆炸形成颗粒的原因,讨论了提高成膜质量的方法.     

Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡Ba（1-x）SrxTiO3（BST）铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力，BST与铂（Pt）等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用，氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展，综述了国内外研究人员对Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果。     

超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.