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超导的发明

发布时间:2021-03-23 15:30:08

㈠ 超导的发现与发展

1911年,荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现,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—昂内斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
为了使超导材料有实用性,人们开始了探索高温超导的历程,从1911年至1986年,超导温度由水银的4.2K提高到23.22K(0K=-273.15°C;K开尔文温标,起点为绝对零度)。1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K,12月30日,又将这一纪录刷新为40.2K,1987年1月升至43K,不久又升至46K和53K,2月15日发现了98K超导体。高温超导体取得了巨大突破,使超导技术走向大规模应用。
超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船,由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行,这将大大提高它们的速度和安静性,并有效减少机械磨损。利用超导悬浮可制造无磨损轴承,将轴承转速提高到每分钟10万转以上。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验,1987年开始,日本国开始试运行,但经常出现失效现象,出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航,目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍,但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。
超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗,而利用超导体则可最大限度地降低损耗,但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段,从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展,新超导材料的不断涌现,超导输电的希望能在不久的将来得以实现。

㈡ 超导体的发展史

1911年,荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞,当温度下降到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,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1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
早在1991年,法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6+δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。
20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体,1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4,其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质,因此这个发现的意义非常重大,缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。
1987年在超导材料的探索中又有新的突破,美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO(钇铋铜氧)。
1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此,人类终于实现了液氮温区超导体的梦想,实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度(77K)以上,因此被称为高温超导体。
1997年,研究人员发现,金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构,它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。
自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。
几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15摄氏度以上的超导电性。
3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15摄氏度的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。
3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15摄氏度,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15摄氏度。
为了证实(超导体)电阻为零,科学家将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=7.2K的空间,利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果发现,环内电流能持续下去,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内的电流一直没有衰减,这说明圆环内的电能没有损失,当温度升到高于Tc时,圆环由超导状态变正常态,材料的电阻骤然增大,感应电流立刻消失,这就是著名的昂尼斯持久电流实验。

㈢ 超导体的发现有哪些艰难的历程

超导现象的发现也并不是偶然的,它是人类长期艰苦探索的结果。

1891年,路易·加莱泰在法国、拉乌尔·皮克泰在瑞士成功地使微量的“永久气体”——氮、空气和氢液化。俄国的乌罗勃列夫斯基要求格拉斯科进行实验,成功地得到一定量的液体空气。他发现纯金属的电阻率与温度的关系有些奇特:看上去好像是在绝对温度零度附近其电阻会完全消失。这个奇妙的可能性促使产生了能预示从零电阻到无穷大电阻的许多限制低温性能的理论。

第二年,英格兰的詹姆斯·杜瓦发明了以他的名字命名的真空绝缘镀银玻璃容器。利用这容器他获得了其量可供做实验用的液态氢,并且将温度进一步降低。在这一温度下,他发现金属的电阻并没有消失,只是电阻已不随温度而变罢了。

最后,在威廉·拉姆齐发现地球上有氦之后不到20年,即1908年,坎默林·昂尼斯又成功地使之液化。液态氦使实验室实验的温度降低了一个数量级。3年以后,坎默林·昂尼斯及其学生霍尔斯特又发现,当在液态氦中冷却汞时,试样的电阻在临界温度时会突然消失。以后在进一步的实验中感应产生的持久电流仍没有明显的衰减。

继昂尼斯之后,于1933年,柏林麦斯纳的超导实验室又有一重大发现,即所谓麦斯纳效应。麦斯纳与其同事俄逊菲尔德在试验中发现超导体具有令人惊奇的磁特性。如果超导体碰到磁场,将在超导体表面形成屏蔽电流以反抗外界磁场,使磁场不能穿透超导体的内部,而在其内部仍保持零磁场。逆向试验得到相同的结果,即首先将某材料置于磁场之中,然后将这种材料冷却到超导状态,该材料同样生成屏蔽电流并排斥出磁场。这种现象因此称作麦斯纳效应,也就是在超导体内部磁感应强度为零,电流在表面流动。该效应可用一个试验来演示:一块永磁体可以使浸泡在液氮中的超导体悬浮起来。

只有当磁场较小时才会出现麦斯纳效应,如果磁场过大,磁场将穿透金属内部,从而金属失去超导性。

㈣ 超导体什么时候能发明

这个不能估算.只能等天才的诞生.o(∩_∩)o..

㈤ 超导材料的发现与发展

超导材料定义
具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。

超导材料研究历史
1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到4.15K附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0.012K,锌为0.75K,铝为1.196K,铅为7.193K。
超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K,才提高了19K。
1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。
1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K;紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K;12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。
1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K;不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日,日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。

超导材料应用
超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。

㈥ 我发明了一种超导体,它比传统超导体的制造简单很多,我想申请专利,该如何申请呢

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㈦ 超导体的发展历程

1911年:超导电性的发现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。 超导现象 1911年,荷兰科学家卡末林—昂内斯(Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷却汞,当温度下降到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[1]。但这里所说的「高温」,其实仍然是远低于冰点0℃的,对一般人来说算是极低的温度。 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 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 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1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。 来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术,在高温超导体的一个成员单铜氧层Tl2Ba2CuO6+δ中观察到了所谓的磁共振模式,进一步证实了这种模式在高温超导体中存在的一般性。该发现有助于对铜氧化物超导体机制的研究。 高温超导体具有更高的超导转变温度(通常高于氮气液化的温度),有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年,而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究,却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性,更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。本期Science所报道的结果意味着中子散射领域里一个长期存在的困惑很有可能得到解决。 超导体原料 早在1991年,法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6+δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。随后的实验证明,这种信号仅在超导体处于超导状态时才显著增强并被称为磁共振模式。这个发现表明电子的自旋以某种合作的方式产生一种集体的有序运动,而这是常规超导体所不具有的。这种集体运动有可能参与了电子的配对,并对超导机制负责,其作用类似于常规超导体内引起电子配对的晶格振动。但是,在另一个超导体La2-xSrxCuO4+δ(单铜氧层)中,却无法观察到同样的现象。这使物理学家怀疑这种磁共振模式并非铜氧化物超导体的普遍现象。1999年,在Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶上也观察到了这种磁共振信号。但由于Bi2Sr2CaCu2O8+δ与YBa2Cu3O6+δ一样,也具有双铜氧层结构,关于磁共振模式是双铜氧层的特殊表征还是“普遍”现象的困惑并未得到彻底解决。 理想的候选者应该是典型的高温超导晶体,结构尽可能简单,只具有单铜氧层。困难在于,由于中子与物质的相互作用很弱,只有足够大的晶体才可能进行中子散射实验。随着中子散射技术的成熟,对晶体尺寸的要求已降低到0.1厘米3的量级。晶体生长技术的进步,也使Tl2Ba2CuO6+δ单晶体的尺寸进入毫米量级,而它正是一个理想的候选者。科学家把300个毫米量级的Tl2Ba2CuO6+δ单晶以同一标准按晶体学取向排列在一起,构成一个“人造”单晶,“提前”达到了中子散射的要求。经过近两个月散射谱的搜集与反复验证,终于以确凿的实验数据显示在这样一个近乎理想的高温超导单晶上也存在磁共振模式。这一结果说明磁共振模式是高温超导的一个普遍现象。而La2-xSrxCuO4+δ体系上磁共振模式的缺席只是“普遍”现象的例外,这可能与其结构的特殊性有关。 关于磁共振模式及其与电子间相互作用的理论和实验研究一直是高温超导领域的热点之一,上述结果将引起许多物理学家的关注与兴趣。 20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体,1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4,其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质,因此这个发现的意义非常重大,缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。 1987年在超导材料的探索中又有新的突破,美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO(钇铋铜氧)。 1988年 1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此,人类终于实现了液氮温区超导体的梦想,实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度(77K)以上,因此被称为高温超导体。 自从高温超导材料发现以后,一阵超导热席卷了全球。科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度可达125K,汞系化合物超导材料的临界温度则高达135K。如果将汞置于高压条件下,其临界温度将能达到难以置信的164K。 1997年 1997年,研究人员发现,金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构,它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。 2007年 自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15℃时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。 几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15℃以上的超导电性。 2008年 2008年3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15℃的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。 2008年3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15℃,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15℃。

㈧ 是谁发现的超导材料

超导材料是具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。超导材料最早是由荷兰物理学家开默林·昂内斯发现的。

1911年,开默林·昂内斯在实验室研究水银在低温下电阻变化的情况时,他发现水银的电阻随着温度下降而减小,当温度降到-269℃时,水银的电阻突然消失了。这一发现,在科学界引起了强烈的反响。自此以后,科学家们把这种现象称为超导电现象,把能产生超导现象的材料称为超导材料。从这以后,各国的科学家们对超导的本质和原理进行了深入的研究。

1986年,瑞士物理学家米勒和德圈物理学家贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性,这一发现为超导材料的应用开辟了广阔的前景,米勒和贝德诺尔茨也因此而获得1987年诺贝尔物理学奖。

超导材料所具有的优异特性从它被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。目前,超导技术已广泛应用于微电子、电子计算机、生物工程、探矿、医学等领域,超导技术已经成为21世纪的战略技术,它的研制和发展,被称为现代技术的一场革命。

㈨ 美科学家发明最薄超导金属材料是什么

日前,美国德克萨斯大学奥斯汀分校的物理学家们发明了厚度仅相当于两个原子直径的超导铅片。这是人类到目前为止发明的最薄超导金属材料。

该校研究小组在6月5日《科学》的杂志上发表了一篇文章,介绍该超导电膜的性能。文章说,超导体性能独特,因其可以在切断电源的情况下保持电流持续通过。超导体被广泛应用于高科技仪器,如核磁共振机、粒子加速器、超导量子干涉器等。科学家们希望此次发明的超导材料可以帮助他们更多地了解超导电性的属性。

超导铅片的发明为今后超导体技术的发展提供了坚实的基础

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