物理研究性课题

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1、中学2012—学年第…学期研究性学习课题研究报告课题名称：超导体浅析所在班级：课题组长：课题成员：指导老师：什么是超导体一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0,此时称为超导体。(达到超导的温度称为临界温度)超导体的发展史1911年：超导电性的发现1911年，荷兰科学家卡末林一昂内斯(HeikeKamer1ingh-Onnes)用液氮冷却丞，当温度下降到4.2K(-26&95°C)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

2、0€的，对一般人来说算是极低的温度。)1933年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1973年,发现超导合金規错合金，其临界超导温度为23.2K(-249・95°C),这一记录保持了近13年。1988年1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-0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

3、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。科学家还发现蛇系化合物超导材料的临界温度可达125K(-150.15°C)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，金钢合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现釘铜化合物在45K(-230.15°C)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。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

4、别独立发现临界温度超过零下233.151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错氧铁神化合物的超导临界温度可达零下221.151,4月初该小组又发现无氟缺氧锣氧铁神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°CO超导技术浅谈1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现,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，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔

5、奖。这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。1933年，荷兰的迈斯纳和奥垂菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。后来人们还做过这样一个实验：在一

6、个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超导性。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（绝对零度代号为K=-273°C）o86年1月发现钦镣1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,87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，很快又发现了14°C下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使

7、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无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。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。