低温超导和高温超导的各自特点，以及区别

星婚 2024-06-06 23:16:42

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低温超导材料（low temperature superconducting material）具有低临界转变温度（tc＜30k），在液氦温度条件下工作的超导材料。分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是nb( 铌 )，tc 为9.3k已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体，tc 在 9k 以上。最早研究的是nbzr合金，在此基础上又出现了 nbti合金。nbti 合金的超导电性和加工性能均优于 nbzr 合金，其使用已占低温超导合金的95％左右。nbti 合金可用一般难熔金属的加工方法加工成合金，再用多芯复合加工法加工成以铜（或铝）为基体的多芯复合超导线，最后用冶金方法使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相（α＋β）合金，以满足使用要求。化合物低温超导材料有nbn (tc＝16k)、nb3sn ( tc＝18.1k) 和 v3ga（tc＝16.8k）。nbn多以薄膜形式使用，由于其稳定性好，已制成实用的弱电元器件。nb3sn是脆性化合物，它和v3ga可以纯铜或青铜合金为基体材料，采用固态扩散法制备。为了提高 nb3sn（v3ga）的超导性能和改善其工艺性能，有时加入一些合金元素，如ti、mg等。低温超导材料已得到广泛应用。在强电磁场中，nbti超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等；nb3sn 超导材料除用于制作大量小型高磁场（710t）磁体外，还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体；用nb及nbn薄膜制成的低温仪器，已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于tc低，必须在液氦温度下使用，运转费用昂贵，故其应用受到限制。高温超导材料high temperature superconducting material 具有高临界转变温度（tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。因主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。高温超导材料不但超导转变温度高，而且成分多是以铜为主要元素的多元金属氧化物，氧含量不确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）可能存在多种化合价，化合物中的大多数金属元素在一定范围内可以全部或部分被其他金属元素所取代，但仍不失其超导电性。除此之外，高温超导材料具有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异性。已发现的高温超导材料按成分分为含铜的和不含铜的。含铜超导材料有镧钡铜氧体系（tc＝35～40k）、钇钡铜氧体系（按钇含量不同，t发生复化。最低为20k ，高可超过90k）、铋锶钙铜氧体系（tc＝10～110k）、**钡钙铜氧体系(tc＝125k）、铅锶钇铜氧体系（tc约70k）。不含铜超导体主要是钡钾铋氧体系（ tc约30k）。已制备出的高温超导材料有单晶、多晶块材，金属复合材料和薄膜。高温超导材料的上临界磁场高，具有在液氦以上温区实现强电应用的潜力。 20210311

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