超导材料有着什么样的发展过程呢
超导材料是一种在一定条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。目前,已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。
超导材料具有两大显著特性,零电阻和迈斯纳效应,此外还具有同位素效应、量子隧道效应等特性,可利用超导体实现诸如无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等,目前超导材料在医疗器械、国防军事、电子通信、电力能源、交通运输等众多领域取得巴库斯理论了应用。
超导材料的发展历程巴库斯理论:
1911年,荷兰莱顿实验室Karner Ingh Onns首次发现超导现象
1935年,超导电性电动力学理论由伦敦兄弟提出
1950年,巴库斯理论的提出标志着超导理论的正式建立
20世纪70年代,超导列车进入载人试验阶段
1986年,钡镧铜氧化物高温超导被发现,超导温度提高到37K
1987年,锶镧铜氧系超导体出现,超导温度不断提高到140.2K
1991年,日本公司建造核聚变堆用新型超导线圈
1992年,日本建造超导船
1996年,第一条地下高温超导输电电缆由美欧共同制成
2001年,中国制成钇钡铜氧超导薄膜,达到国际先进水平
2008年,日本科学家发现铁基高温超导材料,通过FeAs层取代LaOCuS中CuS层所制备层状化合物LaFeAsO1-xFx体系可以实现26K的超导转变
2013年,国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线开始建设
来源巴库斯理论:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线
西方人文主义精神是如何发展起来的?它产生了什么影响?
晴空万里,阳光明媚,蓝蓝的天空中四处无云,春风拂面,格外温柔,正值温暖的午后时光,一位母亲抱着自己的两个孩子坐在草地上玩耍,孩子们顽皮,四处爬走,母亲用胳膊轻柔地护住他们,神色温柔,时刻注意着孩子防止他们摔倒。
这幅情景在现实生活中很常见,拉斐尔的油画《草地上的圣母》描绘的就是这幅景象,不同的是,拉斐尔画中描绘的母亲是圣母,与以前的宗教绘画中僵硬的圣母不同,拉斐尔画中的圣母闪耀着人性的光辉,这是因为拉斐尔生活在文艺复兴时期,他的绘画自然就受到了人文主义精神的影响。
资本主义萌芽的产生,促进了人们思想意识的觉醒
公元五世纪到公元15世纪这段时期是欧洲最为黑暗的黑暗,这个时期的欧洲社会动荡、混战不断,没有一个强有力的政权能够统治欧洲。封建割据带来频繁的战争,天主教对人民思想的禁锢,愚弄了广大的人民,天主教反科学的行为,严重阻碍了科技和生产力发展,人民生活在毫无希望的痛苦中,人民渴望着新时代的来临。
11世纪后,随着经济的复苏与发展、城市逐渐兴起,人民生活水平得到提高,人们逐渐厌恶了天主教所倡导的禁欲,开始追求金银珠宝,并学着享受世俗人生的乐趣,但是这些倾向是不被天主教所允许的,人们渴望解放思想。
经济与文化相互影响同时也相互促进,十三、十四世纪的欧洲商品经济发展速度较快,在佛罗伦萨等地区出现了手工工厂,这是欧洲较早的资本主义萌芽,这时的资本主义发展还较为缓慢,力量比较弱小,但是这种新经济形式的出现促进了思想的发展,天主教对人们思想的压迫引发了人们的不满。
在经济力量提高后,人们也要求解放思想。基督教教会要求人们日常祈祷,虔诚上帝,以此追求来世的自由和幸福,在现实世界中则实施禁欲主义。这就要求人们忍受现世的痛苦,以此来维护封建统治者的剥削和统治。
而人文主义思想家们则认为人生的目的在于追求现世的自由与幸福,要享受现实生活,他们讽刺教会。他们认为人是现世生活的创造者和享受者,人应当追求知识,人们应该学会享受生活,而不是像教会提倡的禁欲一样禁锢自己的想法。
因此新兴的资产阶级在公元14世纪到公元16世纪掀起了一场思想解放运动——文艺复兴。当时,经济主义萌芽已经出现并发展,人们更渴望享受生活,更加喜欢追求金钱,喜欢冒险主义,但是这一切都是不被天主教所允许的。因此当时的思想家们吸收古希腊、古罗马的思想文化养分,表达自己的思想主张,来反对天主教思想,而贯穿文艺复兴始终的就是人文主义精神。
希腊与罗马的古典文学为文艺复兴运动提供了精神武器
文艺复兴表面上看似乎是一场思想解放运动,实际上却是资产阶级反对封建宗教的新文化运动。文艺复兴的核心是人文主义精神,人文主义精神的核心则是以人为中心,主张人应该大胆追求自己想要的东西在道德允许的情况下,将人类的思想从天主教的神学思想中解放出来,认为人应该拥有思想自由,而不是受到天主教的思想钳制,人应该做现实生活的创造者和主人。
文艺复兴借复兴古典文学来表达自己的主张,它扎根于古希腊、古罗马,原因是在古希腊和古罗马,民主制度较为成熟,大部分公民都可以参政。同时,文学艺术方面,也取得了很高的成就,人们可以自由地阐述自己的思想,这和黑暗的中世纪人人自危的局面形成鲜明的对比。因此在资本主义萌芽后,人们追求自由的精神境界,这与古罗马、古希腊的思想在一定程度是一致的,因此,人们开始通过各种途径,宣传人文主义精神。
其中,在文学方面,出现了“文学三杰”,但丁写下了《神曲》,他的这部作品影响了彼特拉克和薄伽丘,彼特拉克在此影响下写出了著名的史诗《阿非利加》,彼特拉克倡导要复兴古罗马和古希腊语言、文学风格和道德思想,因此被称为“人文主义之父”。与但丁的神曲相对,薄伽丘写下了被称为“人曲”的《十日谈》。在一大批优秀人物的努力下,文艺复兴迅速传播开并且不断扩大自身的影响。
在这样的环境下,西欧的艺术也不断发展,出现了美术三杰,他们分别是达芬奇、拉斐尔和米开朗基罗,他们通过美妙的绘画传播人文主义精神。虽然他们的作品大多描绘的还是宗教人物,比如说达芬奇的代表作《岩间圣母》、拉斐尔的代表作《草地上的圣母》和米开朗基罗的代表作《酒神巴库斯》,但是其中却透露出了浓厚的人文主义精神。
拉斐尔的代表作《草地上的圣母》具有浓厚的人文主义精神,虽然拉斐尔在画中描绘的是圣母与她的孩子在草地上玩耍,但是这位圣母的行为与人类无异,并没有因为自己是神就显得高高在上,拉斐尔借助宗教主题表现现实与理想相结合的女性形象,以颂扬人性中的至善、至美,这与以前的宗教艺术是有着极大的区别,中世纪的欧洲是黑暗时代,因此天主教众神在各种雕像和绘画中就显得僵硬森严,让人心生畏惧,众神仿佛就是活在《圣经》中,让人无法接近,人只能做他们的信徒。
文艺复兴时期的绘画及其他艺术形式却改变了这一现象,文艺复兴植根于古罗马和古希腊的思想之中。《古希腊神话》是一部历史悠久的神话作品,它描绘的众神都具有人性。在古希腊神话中,众神身上的人性让他们不像神,反而更像人,例如在古希腊神话中宙斯是一个很花心的人,他的妻子赫拉也会很嫉妒,这对神话中的夫妻与人类世界的夫妻并没有什么差别。
最为美艳的三位女神:众神之母赫拉、智慧女神雅典娜和爱神兼美神阿佛罗狄忒也会在人间英雄佩琉斯与海中女神忒提斯的婚宴因为未被邀请的管辖纠纷的女神厄里斯的挑拨离间,为了一个金苹果,为了被称为“最美丽的女神”而互相争斗,纷纷去讨好一位潇洒俊朗、一表人才的裁判也就是王子帕里斯。
以上事例表明,古希腊神话中的众神除却神的称号,他们的行为、性格与人类并没有区别,他们身上显耀着人性美,这是古希腊时期的人文主义根源。
古希腊除了神话,还有一些著名的思想家也催生了人文主义精神,公元前5世纪至公元前4世纪,古希腊奴隶制商品经济快速发展,政治民主逐渐得到实现,广大公民都可以参与政治。
在这种环境影响下,“智者学派”兴起,其代表人物普罗泰戈拉提出“人是万物的尺度”,强调人的作用和价值,表现出个人主义思想的倾向,从而树立了人的尊严和权威,智者学派的出现成为人文主义精神的起源。
“智者学派”之后,出现了苏格拉底、柏拉图、亚里士多德等几大思想家,他们虽然不同意普罗塔戈拉等人过度强调个人的思想,但他们的思想同样也闪耀着人文主义的光辉。这些人的思想不再围绕神,而是围绕人,他们都促进了人文主义精神的发展。
古罗马与古希腊不同,当古希腊在神话、思想等方面强调人文主义精神的时候,古罗马强调公民权和制定维护个人利益的法律。古罗马人非常看重公民权,罗马共和国时期,平民与贵族不断斗争,并且不断逼迫贵族妥协,就是为了获得他们的公民权。
而在古罗马不断扩张建立帝国的过程中,越来越多的民族、国家并入古罗马帝国的版图,他们希望获得公民权,因为在那个时期,公民权就是他们人权的象征。除了公民权之外,古罗马还不断制定法律以维护自己的统治,古罗马的法律强调财产私有的合法性,强调法律面前公民一律平等,这些都是对人权的尊重,这些都是古罗马人文主义精神的起源。
在古罗马和古希腊的基础上,拉斐尔绘出了表达人文主义精神的《草地上的圣母》,与以前人们凭空想象圣母的相貌不同,拉斐尔以他的女友作为原型,做出了这幅精美的绘画。拉斐尔以人为原型描绘圣母,并且在当时的社会大受欢迎,这副画也被奉为精品,这也从侧面反映出了中世纪的人们对人文主义精神的认可。
人文主义的传播,促进了西方政治经济文化的全面发展
以人文主义为核心的文艺复兴运动,它不仅仅诞生出了一大批的文学奇才和文艺作品。同时,它在西方社会各个层面都产生了深远的影响:
政治方面,人文主义的传播打击了天主教对人们的思想统治,同时也一定程度上打击了欧洲的封建制度,促进了资本主义的发展,对于资本主义制度的建立具有非凡的意义,为以后欧洲各国资产阶级革命奠定了思想基础。
经济方面,人文主义精神鼓励人们追求财富鼓励,创造自身价值,在混乱的黑暗时代,人民生活贫困不堪,越来越多的人被雇佣进入早期的手工工场工作,这一定程度上促进了资本主义的发展,对这时的资本主义萌芽起了非常大的作用。资产阶级力量的壮大促进了资本主义制度的建立和发展,经济与政治方面互相促进,互相影响。
人文主义的传播打击了天主教的反科学思想,人文主义以人为中心,鼓励人们探索未知的领域,这一点与天主教大为不同,天主教为了维护自己的思想统治地位,禁止人们去探索新科学反对神学,但是人文主义却鼓励这一点,因此这一时期的科学得到了巨大的发展,很多对后世影响深远的科学理论,就是在这个时期提出的。
人文主义精神的传播对全球化也产生了深远的影响。人文主义鼓励人们去冒险,这一定程度上为发生在15,16世纪的新航路开辟也就是地理大发现提供了思想基础,人文主义精神鼓励人们勇于去探索新的大陆,15,16世纪的大航海家们通过科学技术的发展以及统治者们的支持,在海上航行开辟新航路,到达新大陆建立殖民地。全球开始连成一个整体,全球化得到初步发展,人类之间的联系加强。
同时,文艺复兴也为之后的宗教改革和启蒙运动奠定了一定的基础,文艺复兴对天主教的思想提出了反对,这本身就为以后的人们更加快速的接受宗教改革减少了心理阻遏,也促进了资本主义思想的传播,促进了启蒙运动的产生与发展。
文艺复兴以人文主义精神为核心,宣扬人本身的作用是巨大的。在当时欧洲黑暗的中世纪里,这种精神给了人们寄托,不再依赖于神的拯救,而是靠自己的力量进行自救,摆脱颓丧给心理带来的阴影,人文主义精神就像黑暗时代中一颗璀璨的明星,照耀人们前行,指引人们走向更好的未来。
《两种全球化》一书的作者是谁
两种全球化一书的作者是西班牙学者埃斯特万·巴伦蒂。
主旨:西班牙《起义报》二零零二年七月一十四日发表埃斯特万·巴伦蒂的《两种全球化》一文,也不同意全球化对各国都利大于弊的说法,而是认为存在着两种全球化:“富裕国家的全球化”和“贫穷国家的全球化”。该文说:这两种全球化正被看得见的高墙越来越明显地分隔开来。在这个高墙里面有不到三十多个个国家,其强大核心是七国集团,在这里生活着占世界百分之一十一的人口,其国内生产总值占世界的百分之七十。“全球化对它们来说有利可图,因此它们努力把这种全球化变成全人类的一种经济和政治信仰。如果可能的话,还要把它变成永世长存的东西。”高墙外面则是另一种全球化,是贫困全球化、落后全球化、不发达全球化。巴伦蒂的这篇文章实际上是说,全球化有利于西方发达国家,而不利于发展中国家。
总结:沉痛的历史教训使得发展中国家的人们提高了对全球化的认识,使几年前曾片面地热衷于全球化的人们现在也转向冷静地、全面地看待全球化。在发展中国家,现在越来越多的人接受这样一种观点:一方面,全球化可能是机遇和利益;另一方面,全球化可能是风险和灾难。越来越多的人还从最近几年的金融危机和经济危机的现实中认识到,机遇和利益多半是潜在的,而风险和灾难则多半是现实的。全球化对发展中国家利大于弊的论断为时过早。
全球化对发展中国家究竟是利大于弊,还是弊大于利,这不是取决于发达国家的恩赐和施舍,它们对发展中国家也不会有什么恩赐和施舍,而是取决于发展中国家自己。
实验表明,某些材料当温度降到某一定值时,其电阻率突然降为0,这种现象叫做!!
超导
1911年巴库斯理论,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,汞的电阻突然消失巴库斯理论;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。
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形成强大的电流,从而产生超强磁场。
1933年,荷兰的迈斯纳和奥森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兴强度为零,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,悬浮不动。
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(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。
现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态,但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。
超导现象
物体在低温出现超导现象是因为在温度很低的时候,原子核的运动被易子气束缚在很小的范围内,原子与原子形成弹性晶格状,原子只能在晶格中有微弱的振动,内层电子在这些晶格之间做振动,外层自由电子无法将能量传递给原子核,自由电子与巨大的弹性晶格相碰撞,无法将自己的能量转变成巨大弹性晶格的内能,所以无能量损失。在磁场中,只有超导体的外部直接与磁场接触的部分可以被磁化,超导体表现出完全抗磁性。
超流现象
当液态氦从4.2K降至2.2K附近时,氦原子的运动速度减小到氦原子在宇宙背景温度时的运动速率以下。由于这时的氦原子动能很小,占有的空间也很小,所以它能从非常小的空隙漂移过去。由于这时的氦原子动能很小,不会破坏氦原子与相接触物体间的分子间力,所以毛细现象更为明显,另外,当氦原子的温度低于宇宙背景温度时,氦原子周围易子密度增大,氦原子在小范围内产生排斥力,就象前面讲到的万有引力会出现排斥一样,并且出现爬膜现象。液氦进入超流现象时,缓慢地旋转容器,超流部分不会随之转动,而是相对于恒星保持静止,准确地说是相对宇宙保持静止,同时产生大量涡旋线。涡旋线相互排斥,超流体绕着涡旋线的核心转动。就像永久磁铁产生多气旋磁场一样,由于进入超流状态后,氦原子只能在固定的很小范围内活动,超流体的原子核与电子之间,电子与电子之间没有接触,没有直接的能量交换,而是通过易子气与周围物体接触,也就是说物体是悬浮在易子气中。周围物体旋转时,由于分子间的微弱作用力,不能拉动整个液态氦旋转,只能带动电子绕原子核转动。许多个旋转合并在一起,就形成了原子旋涡,产生涡旋线。
超导九十年
1911年 卡末林—昂内斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失;后来他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
1913年 卡末林—昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出:低温下金属电阻的消失“不是逐渐的,而是突然的”,水银在4.2K进入了一种新状态,由于它的特殊导电性能,可以称为超导态”
1932年 霍尔姆和卡末林—昂内斯都在实验中发现,隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属,没有外加电压时也有电流流过
1933年 荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质
1935年 德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论
1950年 美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后,同时提出:超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。他们都认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围,正离子被电子吸引而影响到正离子振动,并吸引其它电子形成了超导电流。接着,美国伊利诺斯大学的巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论,他们认为:在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对,无数电子对相互重叠又常常互换搭配对象形成一个整体,电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。由于拆开电子对需要一定能量,因此超导体中基态和激发态之间存在能量差,即能隙。这一重要的理论预言了电子对能隙的存在,成功地解释了超导现象,被科学家界称作“巴库斯理论”。这一理论的提出标志着超导理论的正式建立,使超导研究进入了一个新的阶段。
1953年 毕派德推广了伦敦的概念并得到与实验基本相符的超导穿透深度的数值
1960-1961年 美籍挪威人贾埃瓦用铝做成隧道元件进行超导实验,直接观测到了超导能隙,证明了巴库斯理论。他在大量实验中,曾多次测量到零电压的超导电流,但未引起他的重视。
1962年 年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质,他提出在超导结中,电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流,这个现象称作直流约瑟夫逊效应。当外加直流电压为V时,除直流超导电流之外,还存在交流电流,这个现象称作交流约瑟夫逊效应。将超导体放在磁场中,磁场透入氧化层,这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。约瑟夫逊的这一重要发现为超导体中电子对运动提供了证据,使对超导现象本质的认识更加深入。约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。
70年代 超导列车成功地进行了载人可行性试验。超导列车是在车上安装强大的超导磁体,地上安放一系列金属环状线圈。当车辆行进时,车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极,使两者的斥力将车子浮出地面。车辆在电机牵引下无摩擦地前进,时速可高达500千米。
1986年1月 在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的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。
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。
1987年2月16日 美国国家科学基金会宣布,朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。
1987年2月20日 中国也宣布发现100K以上超导体。1987年3月3日,日本宣布发现123K超导体。
1987年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。
1987年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。
1987年12月30 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 日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行
1991年3月 日本住友电气工业公司展示了世界上第一个超导磁体。
1991年10月 日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈。该线圈电流密度达到每平方毫米40安培,为过去的3倍多,达到世界最高水准。该研究所把这个线圈大型化后提供给国际热核聚变堆使用。这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物。
1992年1月27日 第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船“大和”1号在日本神户下水试航。超导船由船上的超导磁体产生强磁场,船两侧的正负电极使水中电流从船的一侧向另一侧流动,磁场和电流之间的洛伦兹力驱动船舶高速前进。这种高速超导船直到目前尚未进入实用化阶段,但实验证明,这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命,就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样。
1992年 一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备,于美国得克萨斯州建成并投入使用,耗资超过82亿美元。
1996年 改进高温超导电线的研究工作取得进展,制成了第一条地下输电电缆。欧洲电缆巨头皮雷利电缆公司、美国超导体公司和旧金山的电力研究所的工人,共同把6000米长的铋、锶、钙、铜和氧制成的线缠绕到一根保持超导温度的液氮的空管子上。
2001年4月,340米铋系高温超导线在清华大学应用超导研究中心研制成功,并于年末建成第一条铋系高温线材生产线。
2001年5月,北京有色金属研究总院采用自行设计研制的设备,成功地制备出国内最大面积的高质量双面钇钡铜氧超导薄膜,达到国际同类材料的先进水平
2001年7月,香港科技大学宣布成功开发出全球最细的纳米超导线。
目前,我国超导临界温度已提高到零下120摄氏度即153K左右 。
从一个意外开始改变人类的未来-超导体研究简史
1911年,就像很多科学的始端都是一次意外一样,卡末林·昂内斯就意外地发现了在-268.98 时,汞的电阻突然消失;而且后来他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 。这个意外带来的另一个“意外”是,他获得了诺贝尔奖。
1913年就是这个卡末林·昂内斯在诺贝尔领奖演说中说低温下金属电阻的消失“不是逐渐的,而是突然的”,水银在4.2K进入了一种新状态,由于它的特殊导电性能,可以称为“超导态” 。超导体就这样诞生了。
1932年又是这个卡末林·昂内斯都在实验中发现,隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属,没有外加电压时也有电流流过。
1933年荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质,超导体一旦进入超导状态,体内的磁通量将全部被排出体外,磁感应强度恒为零。这就是迈斯纳效应。
1935年德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论。
1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后,同时提出:超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。接着,美国伊利诺斯大学的三个人巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论-“巴库斯理论”。这一理论使超导研究进入了一个新的阶段。
1953年毕派德推广了德国人伦敦兄弟提出的超导电性的电动力学理论,并得到与实验基本相符的超导穿透深度的数值。
1960-1961年美籍挪威人贾埃瓦用铝做成隧道元件进行超导实验,直接观测到了超导能隙,证明了巴库斯理论。
1962年一个20多岁的年青人,剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊提出约瑟夫逊效应。约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。
70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验。车辆在电机牵引下无摩擦地前进,时速可高达500千米。
1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的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。
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。
1987年,这一年发生了很多值得纪念的事情。2月16日美国国家科学基金会宣布,朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。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。12月30 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。另外,这一年日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行。
1991年10月日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈,达到世界最高水准。这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物。
1992年1月27日第一艘超导船“大和”1号在日本神户下水试航。
1992年一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备,于美国得克萨斯州建成并投入使用,耗资超过82亿美元。
1996年改进高温超导电线的研究工作取得进展,制成了第一条地下输电电缆。
2001年4月,340米铋系高温超导线在清华大学应用超导研究中心研制成功,并于年末建成第一条铋系高温线材生产线。
2008年在沉寂了一段时间后超导又火了一把,就是铁基超导体。中国科学家赵忠贤、王楠林、陈仙辉等合成了一系列铁基化合物,其超导临界温度达到55K,说明这个体系是一类高温超导体。
2014年德国马普所的Eremets通过实验证实了吉林大学崔田教授的预测,获得了临界温度为190K的硫化氢,一年后,临界温度被提高到了203K,干冰温区突破了。
2018年,21岁的麻省理工学院博士曹原一天之内在NATURE杂志上连续发表两篇文章,论述了双层石墨烯在重叠角度为1.1 时,会产生超导现象。虽然其临界温度只有1.7K,但这是首次发现超导行为与结构如此特别的对应关系,这一发现开辟了超导物理乃至凝聚态物理研究的新方向,无数学者正在跟进。这个成果是2018年十大科研进展之一。
2019年德国马普所的Eremets等人再接再厉,在氢化镧体系中实现了250K的临界温度,但是同时需要极高的压强。
这只是超导技术发展的的一段简史,并不完全。但是可以看出我们的科学家们一直在努力。如果有朝一日我们能够在室温下实现超导,那就会彻底改变人类的未来,让我们拭目以待。
为什么低温会出现超导现象
低温会出现超导现象的原因如下:
1、在很低的温度下,物体的所有的电子速率降低,价电子运转在固定的平面上,达到临界温度;
2、价和电子运转速率越来越低,核心习惯于常温下的核外电子快速运转;
3、价和电子运转缓慢,造成了原子暂时缺失价电子的现象,核心就挪用相邻核心的价电子,相邻核心又挪用,所有的核心都向某一方向近邻挪用,于是就形成外层电子公用,这种核外层电子公用的状态就是物质的超导态;
4、核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体,最终形成低温超导现象。
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。
扩展资料:
体温超导的特性:
1、零电阻特性。1911年,荷兰莱顿大学的卡未林·昂内斯用液氮冷却水银,意外发现当温度下降到4.2K(-268.95℃)时,水银的电阻完全消失(特点是不产生热损耗且电流损耗为零)。这种现象也称为超导电性。
2、完全抗磁性。1933年,荷兰的迈纳斯和奥森菲尔德共同发现了超导体完全抗磁性,也称为迈纳斯效应,即当一个磁体靠近处于超导态的材料时,超导体内部的磁感应强度为零。
参考资料来源:百度百科——低温超导
参考资料来源:百度百科——超导