超導體的應用

1、第六屆全國高中生高溫超導磁浮創(chuàng)意 競賽~~高溫超導相關知識(初級版),歡迎各位來自全國最優(yōu)秀的高中(職)生參與第六屆全國高中生超導磁浮創(chuàng)意競賽，初級版高溫超導相關知識教材提供參與競賽的各位同學高溫超導相關的資料和知識，分成(1)原理、意義與觀念釐清篇;(2)應用篇;(3)超導塊材篇和(4)實驗安全篇(5)歷史篇等五大主題，詳加研讀與吸收後，相信能夠提昇各位對高溫超導的認知與興趣!!,主旨:,指導單位：國科會/教育部主辦單位：吳茂昆院士

2、 中央研究院 物理所 陳引幹教授 國立成功大學 材料科學與工程學系 謝孟達教授 國立成功大學 工業(yè)設計系 黃俊夫博士 國立科學工藝博物館 蕭述三教授 國立中央大學 機械工程學系 于富雲(yún)教授 國立成功大學 教育研究所 游麗卿教授 國立臺南大學 教育學系 朱耀明教授

3、國立高雄師範大學 工業(yè)科技教育學所 陳斐卿教授 國立中央大學 學習與教學研究所 參閱網(wǎng)站:www.HiTcWorld.org,導讀流程:,何謂高溫超導體?,超導歷史簡介,高溫超導體2個特殊性質(zhì)與3個限制因素,,零場冷磁浮(影片觀賞),,(1)零電阻,(2)反磁效應,超導三大限制因素,,,“斜線”皆可請超連結進入每個主題!!,場冷磁浮(影片觀賞),,,,,,

4、,第一類超導,,,實驗安全,超導塊材,超導應用,,,,第二類超導,原理、意義與觀念釐清篇(神奇的超導磁浮現(xiàn)象),超導磁浮創(chuàng)意競賽-　　　　　　　初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇篇,,返回導讀頁面,磁浮?,高溫超導?,磁懸浮?,,神奇的超導磁浮現(xiàn)象??,磁浮,磁懸浮,利用零場冷過程完成磁浮,(2)利用場冷過程完成磁浮,,,零場冷,場冷,,,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(1/10),( 吳茂昆博士常戲稱為 「姜

5、太公現(xiàn)象」 ),返回導讀頁面,利用“零場冷過程”使磁鐵磁浮圖文說明,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(2/10),返回導讀頁面,回上頁,利用“場冷過程”使磁鐵磁浮圖文說明,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(3/10),返回導讀頁面,回上頁,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(4/10),場冷比零場冷對超導體鎖磁效果好,除了冷卻的過程的差異之外，零場冷和場冷所引發(fā)的效果也不一樣。場

6、冷狀態(tài)下冷卻的超導體，磁力線分佈於超導體內(nèi)的對稱性與均勻性比較好；因而，它的磁鎖定效果、磁浮和懸浮穩(wěn)定性都比較好。由於在冷卻前，已有外加的磁場介入，磁力線在超導現(xiàn)象未產(chǎn)生時，就已經(jīng)穿透到超導體內(nèi)了；即使在降到臨界溫度以下，產(chǎn)生超導現(xiàn)象時，穿透的磁力線會被均勻的釘扎在超導體內(nèi)的一些特殊的微結構中，此時鎖磁效果較佳。,零場冷的鎖磁效果較差，因為在冷卻前沒有外加的磁場介入，高溫超導體內(nèi)沒有釘扎的磁力線。在超導態(tài)時，把磁場強加壓迫進去，因為超導

7、體有反磁力，磁場難以進入超導體內(nèi)，只有少數(shù)磁束會被超導體內(nèi)特殊的微結構釘扎住，所以在磁場進入超導體內(nèi)的過程中，必定不會像場冷過程般的穩(wěn)定、均勻，磁束能否順利的被釘扎住，與兩個因素有關，包括超導體與磁鐵距離的大小，還有超導體內(nèi)特殊的微結構分佈。因此，一般而言，場冷過程的磁浮狀況都會比零場冷過程來的效果較佳。,返回導讀頁面,,兩個重要超導特殊性質(zhì),當?shù)竭_臨界溫度時,超導的特質(zhì)之一是零電阻。一般的導體，電阻是因原子熱振動或晶格缺陷等,阻礙電流

8、流動所造成；但在超導狀態(tài)下，自旋相反的成對電子所組成的古柏偶對（Cooper pair），在傳導時不受晶格中離子的妨礙，因此形成零電阻現(xiàn)象，電流不會有所損耗,而成為永久電流.,(1) 零電阻,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(5/10),返回導讀頁面,,當絕對溫度掉到4.2K時，汞的電阻值幾乎為零,,,,(2)完全反磁效應,超導體的內(nèi)部磁通量為零，磁力線無法進入超導體，這個性質(zhì)又稱為「麥士那效應（Meissner e

9、ffect）」。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的過程是： 當超導體放入磁場中時，超導體和一般導體一樣會產(chǎn)生感應電流，而超導體的電阻為零，因此只要磁場存在，電流就能一直流動，此電流即為「屏蔽電流」。屏蔽電流在超導體周圍產(chǎn)生與外部磁場方向相反的磁場，因而阻擋外部磁場進入(如右圖所示)。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(6/10),牛頓雜誌 56期 1988年 1月號,返回導讀頁面,第一類超導體(TypeI),Ref: 國立成功大學材料工

10、程學系 陳引幹教授 高溫超導材料與其磁浮上之應用 http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v27/609.doc,磁場不斷施加直到超過臨界磁場則磁力線穿過超導體,,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(7/10),TypeI 超導體:,外加磁場一旦超過超導臨界磁場值，超導狀態(tài)便消失，讓所有外加磁場穿過。,返回導讀頁面,回上頁,第二類超導體(TypeII)

11、,Ref: 國立成功大學材料工程學系 陳引幹教授 高溫超導材料與其磁浮上之應用 http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v27/609.doc,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(8/10),TypeII 超導體:,有兩個臨界磁場值(Bc1, Bc2)，當外加磁場超過較低的一個(Bc1)，內(nèi)部 則有少數(shù)的地方不具超導特質(zhì)，使磁力線可以穿過。一直到外加磁場超過另一上限值(

12、Bc2)，超導態(tài)才消失，讓所有外加磁場穿過。,返回導讀頁面,回上頁,超導態(tài)乃未超過臨界磁場(Hc)、臨界電流密度(Jc)、(臨界溫度Tc)之內(nèi)部範圍:,超導態(tài),超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(9/10),釔鋇銅氧(Y-Ba-Cu-O)超導體產(chǎn)生超導態(tài)的條件,返回導讀頁面,,,,,(X,Y,Z軸與紅色曲線包圍住 之範圍區(qū)域為超導態(tài)),,,,,,,,,,,,不同種類超導體之三個限制因素範圍示意圖,,Y-Ba-Cu-O

13、 三個限制因素所圍的範圍最大,即超導性質(zhì)的應用可較廣~,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之原理、意義與觀念釐清篇(10/10),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-　　　　　　　初級版教材之應用篇,返回導讀頁面,,超導線材之應用,製成超導線或帶,繞成線圈,導入電流,產(chǎn)生磁場用途: Power transmission 電力傳輸,NbTi 低溫超導線材,Bi系 高溫超導線材,超導線材相較於一般線材的不同在於沒有能量的消耗，因為超導的零電阻特性，

14、電子在晶格中運動並不會與晶格碰撞產(chǎn)生熱能，也就不會有能量損耗的問題出現(xiàn)??！,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(1/15),返回導讀頁面,3 phases HTS transmission cable design高溫超導傳輸電纜的設計,由於低溫的需求，超導線材必須有平行的液氮管道保持冷卻，液氮在定點的區(qū)間內(nèi)循環(huán)，難免的，氣化的部分需要再進行液化，這些困難都可以解決，但經(jīng)濟效應大為減低！,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(2/15

15、),美國Underground System, Inc.,返回導讀頁面,SC transmission Cable Exp超導電纜的測試,十萬voltage的高壓電必須高架或是身埋地底，並以介電材料覆蓋，減少對環(huán)境安全的負面效應。超導輸電線可用大電流、低電壓，沒有這方面的顧慮而且節(jié)省能源，有利於環(huán)保,參考: 何建民 低溫、超導、磁浮，臺灣書店印行 p.70 1996,,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(3/15),返回導讀頁面,超導

16、磁鐵之應用,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(4/15),返回導讀頁面,超導磁鐵之應用----- (1)超導磁浮列車,磁浮列車的優(yōu)點：(1)省能源(2)低噪音(3)高速: (550 km/hr) 真空中(1600 km/hr),日本Yamanachi (山梨線) 磁浮列車,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(5/15),返回導讀頁面,日本Yamanachi (山梨線) 超導磁浮列車-推進原理:,,被安裝在軌道兩

17、旁牆上的推進線圈是由變電所所提供之3相交變電流，產(chǎn)生變換的磁場，使得軌道兩旁之推進線圈的電流一正一反不斷地流動，車上裝設之超導磁鐵(低溫超導線圈)便會受到推進線圈產(chǎn)生的變換磁場有著連續(xù)的吸引力與推進力，速度的調(diào)整，則由可將電流做正反轉的周波數(shù)來決定，周波數(shù)的轉換，又由地上發(fā)電廠的周波數(shù)裝置來操作。,,,軌道兩旁牆上的推進線圈,,超導磁鐵,,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(6/15),返回導讀頁面,,安裝在軌道旁之8字形線圈,當裝有

18、超導磁鐵的車身以低於8字形線圈軸心位置快速通過時， 8字形線圈會因感應出電流而成為一電磁鐵，此結果使得超導磁鐵會有一推力及拉力使之向上,所以車身便可磁浮起。,車體懸浮原理:,軌道之側向力:,軌道上的磁浮線圈面對面的連結而形成迴路，當正在跑的磁浮車(也就是超導磁鐵)產(chǎn)生側向移動時，迴路會感應出電流，使得對於較靠近軌道的超導磁鐵產(chǎn)生推力，反之較遠離軌道的超導磁鐵則產(chǎn)生吸引力，如此便能使磁浮車車身安全的位在軌道中心的位置。,http://ww

19、w.rtri.or.jp/rd/maglev/html/english/maglev_frame_E.html,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(7/15),返回導讀頁面,超導磁鐵之應用---(2)超導磁鐵在高能物理的應用,http://www.fnal.gov,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(8/15),返回導讀頁面,超導磁鐵之應用---(2)超導磁鐵在高能物理的應用,國家同步輻射研究中心,http:/www.nsrrc.o

20、rg.tw,帶 電 粒 子 的 運 動 速 度 或 方 向 改 變 時 會 放 射 出 電 磁 波 。 當 電 子 以 接 近 光 速 飛 行 ， 受 到 磁 場 的 作 用 而 發(fā) 生 偏 轉 時 ， 便 會 因 相 對 論 效 應 沿 著 偏 轉 的 切 線 方 向 ， 放 射 出 薄 片 狀 的 電 磁 波 ， 這 就 是 「 同 步 輻 射光 」 。 由 注 射 器 產(chǎn) 生 之 電 子 經(jīng) 由 傳 輸 線 進 入 儲 存 環(huán)

21、， 電 子 在 環(huán) 中 經(jīng) 過 偏 轉 磁 鐵 或 插 件 磁 鐵 會 放 射 出 同 步 輻 射 光 ， 同 步 輻 射 再 經(jīng) 過 光 束 線 到 達 實 驗 站 ， 研 究 人 員 便 可 使 用 同 步 輻 射 光 進 行 實 驗 。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(9/15),返回導讀頁面,超導磁鐵之應用 --- (3)超導馬達＆超導發(fā)電機,超導體的研究開發(fā)打開了零電阻的大門，也同時使解決了電磁鐵在這方面的限制，人們利用

22、超導體製造新式的電磁鐵----超導磁鐵，只須幾百瓦的功率就可以製造出數(shù)萬高斯的電磁鐵，所以十幾萬高斯的電磁鐵，都已經(jīng)成為事實。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(10/15),Ref: J. Sakuraba, Sumitomo Heavy Industry, STEC J. Vol.7, No.2, 1994, P.3,返回導讀頁面,超導磁鐵之應用 --- (4) 超導磁鐵在醫(yī)療上的應用-NMR-CT,所謂核磁共振，是具有核磁矩的

23、物質(zhì)在一定的恆定磁場和交變磁場同時作用下，會對變化的電磁場產(chǎn)生強烈的共振吸收現(xiàn)象。利用高溫超導體製程的線圈可以通過極大的電流而產(chǎn)生極強的磁場，可以比一般磁鐵高兩個數(shù)量級，檢測的靈敏度取決於所加磁場的大小，磁場越大，氫的共振訊號越強得到的圖越清晰，從而提高早期診斷可能性。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(11/15),美國General Electric Medical System提供,返回導讀頁面,超導磁鐵之應用 --- (5)

24、 Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)超導磁性儲能,1. 可長期無損耗地儲存能量，其轉換效率可達95%。2. 可通過採用電力電子器件的變流器實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，回應速度快（毫秒級）。3. 由於其儲能量與功率調(diào)製系統(tǒng)的容量可獨立地在大範圍內(nèi)選取，可建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)。4. 除了真空和製冷系統(tǒng)外沒有轉動部分，使用壽命長。5. 在建造時不受地點限制，維護簡單、污染小目前

25、美國、日本、德國等一些發(fā)達國家在超導儲能裝置方面的研究上投入了大量的人力和物力，並且有許多在建的超導儲能裝置。,TcSUH Flywheel (朱唯幹教授) 德州超導中心製作的飛輪儲能,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(12/15),返回導讀頁面,磁浮軸承與飛輪儲能 (Magnetic Levitation Bearing and Flywheel Energy Storage)----磁浮地球儀,,,鎖磁力 ，非接觸,將

26、超導體置入架上之容器中並倒入液態(tài)氮使之產(chǎn)生超導態(tài)，強磁鐵和單晶粒Y–Ba–Cu–O超導塊材之間利用場冷過程可使磁鐵磁旋浮起並保持固定的距離，以及無接觸、無磨擦的磁懸浮特性。因此地球儀可以完全無接觸地懸掛在空氣中，並可以接近無摩擦、無接觸在空中旋轉(僅有與空氣之摩擦力)。,說明:,,超導體放入此容器中,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(13/15),返回導讀頁面,增加基地臺的覆蓋範 (Cellular phone base sta

27、tions coverage)減少基地臺數(shù)量 (more channels) 增進通話品質(zhì)增長手機使用時間減少不必要的電磁輻射,Advantages of HTS-filter (高溫超導濾波器優(yōu)點),HTS RF filter with Cryostat,超導體在超導態(tài)下電阻為零，意味著超導體的熱噪音十分小，利用超導體做成的的濾波器，自然可以將前級放大器中的熱噪音消除，又不引入新的熱噪音，提高了訊噪比,優(yōu)點:,說明:,超導磁浮

28、創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(14/15),返回導讀頁面,超導故障限流器(superconductor Fault Current Limiter),超導故障限流器（SFCL）是利用超導體的超導/正常態(tài)轉變特性，快速而有效地限制電力系統(tǒng)故障短路電流的一種電力設備。SFCL的工作原理是短路電流超過超導體的臨界電流，引起超導體失超，超導體從超導態(tài)轉變?yōu)檎B(tài)，限流器呈現(xiàn)很大阻抗，短路電流得以限制。SFCL具有如下的優(yōu)點： 1. 增大電力系

29、統(tǒng)的安全性和可靠性； 2. 提高電力質(zhì)量；3. 與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)保護設施相容；4. 減少電力系統(tǒng)線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力設備的更新以降低成本；5. 提高系統(tǒng)的運行容量。專家們預言，就超導技術在電力系統(tǒng)中的應用而言，最先得到實際應用的將可能是超導限流器。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之應用篇(15/15),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-　　　　　　　初級版教材之超導塊材篇,返回導讀頁面,,,,,塊材,晶種,頂端

30、接種熔融成長法(TSMG)----,,,TypeII 高溫超導塊材,競賽使用之YBCO單晶塊材~,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(1/7),返回導讀頁面,1.高溫超導塊材製程,,長晶熱處理過程,,原料,,壓成生胚,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(2/7),,非超導相,,,液相,,返回導讀頁面,高溫超導體結構:充氧前 Y1Ba2Cu3O6 立方晶結構(非具超導相)充氧後 Y1Ba2Cu3O7 斜方晶結構 (具超導

31、相),,具斜方晶結構之高溫超導體方可使用!!,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(3/7),,返回導讀頁面,Y-Ba-Cu-O高溫超導結構圖:,釔鋇銅氧化物(YBa2Cu3O7)其晶格結構為鈣鈦礦結構(Perovskite)(左圖)。,,,http://sunlab.phys.nthu.edu.tw/htc.html,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(4/7),返回導讀頁面,超導體的材料-- (超導體為金屬?

32、 合金? 高分子? 陶瓷?),(1) 傳統(tǒng)超導體(即低溫超導體): 多以合金為主，Tc較低。較常見的有Hg、Nb3Sn、Nb-Al-Ge 及其中Tc最高的Nb3Ge等,(2)高溫超導體: 1986年發(fā)現(xiàn)的高溫超導體，不同於以往的金屬或合金， 它實際上是一種陶瓷。為氧化物，且多為含銅之氧化 物，Tc較高。,例: Nb3Ge,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(5/7),返回導讀頁面,高溫超導氧化物

33、的不同形態(tài)性質(zhì)的差異：,,臨界磁場,大,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超導塊材篇(6/7),說明:,,不同形態(tài)性質(zhì)的高溫超導氧化物其內(nèi)部臨界電流以(1)超導薄膜 (HTS Thin Film)最佳, (2)超導單晶粒塊材(HTS Single Crystal Bulk次之,(3)超導多晶粒塊材(HTS Poly crystal Bulk )則為最差,返回導讀頁面,不同磁浮力大小與不同超導塊材性質(zhì)有關!!,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之超

34、導塊材篇(7/7),磁磁能力的表現(xiàn)上:,(A)超導單晶粒塊材 直徑2.5 cm x 厚度0.5 cm (B)超導單晶粒塊材 直徑1.9 cm x 厚度0.1 cm(c)超導多晶粒塊材 晶粒方向不一,平均晶粒~0.5 cm(D)超導多晶燒結塊材晶粒方向不一,平均晶粒~0.05 cm,超導單晶粒塊材(B),(A)>(B)>(c)>(D),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-　　　　　　初級版教材之實驗安全篇,返

35、回導讀頁面,,磁鐵使用(1)~,(a)鈮鐵硼磁鐵有高磁場(為鈮鐵硼稀土材料、較一般鐵、鈷、鎳材料組成的磁鐵磁力來得強)，具磁性之物體或易 被消磁之卡片勿靠近，如信用卡、提款卡、手錶、手機、硬碟。 (b)磁鐵強度在表面處約為2000~2500(gauss) ，鐵磁物品需遠離強力磁鐵，避免周遭物品以相當?shù)乃俣缺晃?，人員如在附近可能有危險。(c)強力磁鐵應遠離鐵磁性尖銳物，如鐵釘。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之實驗安全篇(1/4

36、),返回導讀頁面,(d)應置放強力磁鐵於收納盒內(nèi)，可包裹厚絕緣層（報紙、保麗龍或珍珠板），以避免周遭磁性物體的吸附。(e)使用磁鐵時，應戴著手套，以防止夾傷。磁鐵置放區(qū)要標示清楚(將數(shù)片磁鐵推疊在一起、磁鐵強度會增加，但並非是累加的效果 )。(f)使用磁鐵時，應於周圍設立警戒區(qū)，告知強力磁鐵之危險性。(g)高磁場會引起心律調(diào)整器或是醫(yī)學植入裝置故障，需標明邊緣磁場範圍，限定特定的人進入範圍。,磁鐵使用(2)~,超導磁浮創(chuàng)意競賽-

37、初級版教材之實驗安全篇(2/4),返回導讀頁面,液態(tài)氮使用~,(a)液態(tài)氮汽化是正?，F(xiàn)象，所以將之舀至保溫杯後，切勿旋緊保溫杯蓋，以免氣體壓力過大，引起氣爆，發(fā)生危險。(b)液態(tài)氮為低溫液體，溫度為 –196 °C（77K)，為避免低溫涷傷，請小心使用，不能直接觸摸，建議老師從旁指導。(c)不要拿金屬等導熱良好的物體，直接浸入液態(tài)氮，皮膚可能會因”黏住”而凍傷。(d)請不要在密敝的空間下，長時間使用液態(tài)氮,以防止過多揮發(fā)

38、的氮氣造成窒息的危險。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之實驗安全篇(3/4),返回導讀頁面,超導塊材使用~,高溫超導塊材為本實驗室費時耗力生產(chǎn)，其得之不易，請同學們要注意以下事項：(1)YBCO超導塊材為一陶瓷材料，此材料易脆，使用時請小心，勿掉落造成塊材的損壞、破裂。(2)YBCO超導塊材易受水氣侵蝕而裂化，故在使用完時請盡速利用純度高的酒精浸泡後,再用吹風機吹乾，以增加超導塊材的使用壽命。,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之實驗安全

39、篇(4/4),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-　　　　　　　初級版教材之歷史篇,返回導讀頁面,,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(1/13),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(2/13),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(3/13),返回導讀頁面,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(4/13),返回導讀頁面,BCS理論: 美國巴丁(John Bardeen) 柯伯(Leon N. Coop

40、er) 施里弗(John R. Schrieffer) 三人為了解超導材料的性狀而創(chuàng)立的的一種綜合性理論,(BCS即為三人姓氏字母構成) 。 當超導體被冷卻到低於臨界零度時,其電阻會消失,柯伯發(fā)現(xiàn)超導體中電子都集結成對,也因此命名為「柯伯對」超導體中全部的柯伯對運動都是相關的,,1957年,J. Bardeen, L. N. Cooper及R. J. Schrieffer提出解釋超導現(xiàn)象的微觀理論：BCS理論,~資料整理自大英百科全

41、書~,重要歷史紀事(1):,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(7/13),零電阻產(chǎn)生的原因,返回導讀頁面,1957年, Alexei Abrkosov研究超導體在外加磁場下的行為發(fā)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)，將其分類為第一類和第二類超導體(Type-I and Type II Superconductor)。預測第二類超導體於高磁場下其磁通束以三角晶格排列的點陣排列(Abrkosov2003年獲諾貝爾物理獎),Alexei A. Abriko

42、sov美國國家阿崗實驗室,諾貝爾物理獎,重要歷史紀事(2):,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(8/13),返回導讀頁面,在1986年超導物理經(jīng)過一個新革命. Muller和Bednorz發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦結構“高溫超導體”La-Ba-Cu-O.科學家花了六十多年的時間把低溫超導體的臨界溫度 (critical temperature，Tc)提高20K(絕對溫度)左右﹐但令人震驚的在一年以內(nèi)鈣鈦礦結構超導體的臨界溫度從三30K提高到10

43、0K左右。,IBM公司的研究員Muller和Bednorz,1986年,第一個高溫超導發(fā)現(xiàn):鑭鋇銅氧(La-Ba-Cu-O)的化合物,重要歷史紀事(3):,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(9/13),返回導讀頁面,1987年,朱經(jīng)武和吳茂昆發(fā)現(xiàn)第一個高於液態(tài)氮的超導體 YBa2Cu3O7-δ ，Tc~92K,液態(tài)氮溫度以上(>77K)高溫超導體的發(fā)現(xiàn)團隊,重要歷史紀事(4):,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(10/13

44、),返回導讀頁面,◎第一個研究超導的中國人：李國鼎先生,1934 ,考取中英庚款留英公費，赴英入劍橋大學物理研究所，作貝他及迦瑪放射線研究。1936,從事極低溫超導研究。,生平記事:,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(11/13),返回導讀頁面,◎高溫超導臨界溫度(critical temperature ，Tc)的歷史,汞系超導,鉈系超導,鉍系超導,釔系超導,,,,,描述超導體時，一個重要指標是「臨界溫度」（critical te

45、mperature, Tc），這是指當逐漸升高到某個溫度時，超導材料的超導現(xiàn)象會突然消失，這個溫度即是此材料的超導臨界溫度。也就是說超導現(xiàn)象只有在溫度低於Tc時才出現(xiàn)，高於此溫度則轉變成電阻不為零的正常態(tài)。,何謂臨界溫度??,不同系列銅氧化合物高溫超導體之臨界溫度一覽表,超導磁浮創(chuàng)意競賽-初級版教材之歷史篇(12/13),返回導讀頁面,◎超導材料發(fā)現(xiàn)的歷史,,吳茂昆,,,Y-Ba-Cu-O 的發(fā)現(xiàn)非常重要，因為 90K 溫度高於液態(tài)氮的