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1、第十章：超导,超导研究获诺贝尔物理学奖情况,1913年 H.K.昂尼斯(荷兰)在低温下研究物质的性质并制成液态氦1972年 J.巴丁(美)L.N.库柏(美)J.R.斯莱弗(美)提出所谓BCS理论的超导性理论 1973年 B.D.约瑟夫森(英)关于固体中隧道现象的发现,从理论上预言了超导电流能够通过隧道阻挡层(即约瑟夫森效应)1987年 J.G.柏诺兹(美)K.A.穆勒(美)发现新的超导材料2003年阿布里柯夫（Abrkosov）预测第二类超导体于高磁场下其磁通束以三角晶格排列的点阵排列。金茨堡（Ginzburg)超导的理论解释。,一 超导现象的发现,1908年，荷兰物理学家卡末林昂内斯(Hei
2、-ke Kamerlingh Onnes，18531926)首次液化了氦气。人们 第一次达到了当时地球上的 最低温度，大约 4.2 K 左右。,之前，人们已经知道，随着温度的降低，金属的电阻也会越来越小。那么，随着温度降到热力学温度零度附近时金属的电阻会怎样变化呢？,1911年，卡末林 昂内斯和他的学生一起，选择了当时最容易提纯的水银作为实验材料，在液氦的温度下进行了认真的研究。实验的结果使他们大吃一惊。当温度降到 4.2 K 左右时，水银的电阻竟然突然地消失了！,经过反复检查后，卡末林昂内斯终于证实了这是真实的情况。,昂内斯因对物质低温性质的研究和液氦的制备而获得1913年度的诺贝尔物理学奖
3、。,一、超导体的发现、研究历程二、超导体的特征，两类超导体三、传统超导体的唯象理论和微观机制四、约瑟夫孙效应五、高温超导体研究六、铁基超导研究七、超导研究的主要方向,内容提要,一、超导的发现和研究历程,1911年，荷兰物理学家昂纳斯(K.Onnes)首次发现汞在4.2K的低温时出现电阻为零的现象，物理学上称其超导现象。电阻突然消失是物质进入了一种完全新的状态，这种状态称之为超导态。具有超导电性的物质称作为超导体。,超导电性的普遍性：至少三十余种金属（常压下）元素在极低温度下能够成为超导体。甚至某些半导体、多元金属氧化物、一系列合金（共计5000余种）在适当条件下，也可处于超导态。,超导材料的分
4、类：,常规超导体(如Nb-Ti合金),高温超导体(如YBa2Cu3O7-x),非晶超导材料,复合超导材料(如超导线带材料),重费米子超导体(如CeCu2Si2),有机超导材料(如富勒烯等修饰的化合物),超导材料,升攀慢缓度温变转导超,近几年研究的几种重要的超导体,-Robert F.Serverce.Science,295,786(2002).,2001年1月日本东京青山学院的教授Jun kimitsu宣布了这一发现。MgB2的临界超导温度Tc=40k.,（1）二硼化镁,MgB2 是临界温度最高的金属化合物超导体，晶体结构为A1B2 型六方结构,即由石墨蜂窝型结构的B 层间插入六角密集排列的M
5、g 原子构成。,MgB2超导体在应用上的契机更让人激动。首先，这个超导体在20 K左右的温度，在8万倍于地球磁场的情况下可以承载很大的超导电流而且能耗极低。,（2）MgCNi3 2001年，He T.等发现三元金属间化合物超导体MgCNi3(超导转变温度Tc7 K)，它具有三维简单立方钙钛矿结构，其Ni 元素含量高，因而颇引人关注。Mg、C 和Ni 分别对应钙钛矿CaTiO3 中的Ca、Ti 和O。,有可能成为联结两大超导材料(金属化合物和钙钛矿结构氧化物)的纽带。,（3）富勒烯和碳纳米管,富勒烯是一系列纯碳组成的原子簇的总称(主要有C60和C70)。C60分子本身是不导电的绝缘体，但当碱金属
6、嵌人C60分子之间的空隙后，C60与碱金属的系列化合物将转变为超导体，如K3C60即为超导体，且具有很高的超导临界温度。与氧化物超导体比较，C60系列超导体具有完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于展成线材等优点，是一类极具价值的新型超导材料。,1.临界温度(Tc)：出现超导电性的温度称为超导转变温度。2.起始转变温度：电阻由正常值开始陡然下降时的温度。3.超导转变的可逆性：即当降低温度至Tc时，样品电阻突然降为零；当加热样品使温度达到Tc时，电阻又会突然恢复正常值，这个过程可以反复进行.,几个重要概念：,4.超导转变宽度：电阻由正常值开始陡然下降到完全消失的温区。对于非常纯的样品，转变
7、宽度可小至10-5K。而较差的样品转变宽度可扩大到几K甚至十几K新发现的高温氧化物超导体的超导转变宽度就相对于传统超导体更宽,超导转变宽度窄好还是宽好？,5.零电阻的实验验证：,法奥（JFile）和迈奥斯（RGMills）利用精确核磁共振方法测量超导电流产生的磁场来研究螺线管内超导电流的衰变，他们的结论是超导电流的衰减时间不低于十万年,2.临界磁场与临界电流,当THc(T)为正常态，转变同样具有可逆性。把Hc(T)称为临界磁场，它是温度的函数。,二、超导的主要特征，两类超导体,1.零电阻,临界电流：实验还表明，如果在不加磁场的情况下，在超导体中通过足够强的电流也将会破坏超导电性，为破坏超导电性
8、所需要的电流称作临界电流IC(T)解释：当通过样品的电流在样品表面产生的磁场达到HC时，超导电性就被破坏，这个电流的大小就是样品的临界电流,这一点对其应用不利！,3.迈斯纳(Meissner)效应（完全抭磁性）,(1)理想导体情形,超导体具有完全逆磁性，即在导体内保持B=0。,(2)超导体情形,磁悬浮,4.超导体的其它性质：,(2)比热容,（3）超导能隙,（4）同位素效应,（5）两类超导体,Alexei A.Abrikosov美国国家阿岗实验室2003年获得诺贝尔物理学奖,（6）磁通量子化,用磁光法在NbSe2样品上得到的磁通线分布图像,理想的第二类超导体虽具有高的上临界磁场HC2(0)，却不
9、能承受较大的超导电流。如果第二类超导体内含有大量缺陷(非理想第二类超导体)，这些缺陷将阻碍磁力线的移动，称为对磁力线的钉扎作用，其结果是穿过超导体的磁力线排列不再均匀，磁化时有滞后作用，而超导体则可承受大的超导电流。,（7）缺陷的钉扎作用提高临界电流,缺陷的钉扎作用越强，磁化的磁滞效应越大，则临界电流也越高。用来制造高强磁场的超导线圈都是用非理想第二类超导体制成的。例如经特殊处理的NbTi合金线临界电流可高达，可用以产生4特斯拉的强磁场。,（1）伦敦方程,任务：介质方程失效，寻找替代方程。,在电场E的作用下，超导电子的运动方程是,电流密度应为,将上式代入麦克斯韦方程,得到电流密度与磁场的关系为
10、,三、传统超导体的唯象理论和微观机制,为了使上式成立，只需,与时间无关就行了，为了解释迈斯纳效应，伦敦进一步限制这个与时间无关的量为零，即,这就是伦敦方程。,磁矢势A,考虑稳恒磁场的情况:js将保持不变.考虑到麦克斯韦方程,伦敦方程可以概括零电阻和迈斯纳效应伦敦方程预言了超导体表面的磁感应强度B非常迅速地以指数形式衰减.可见，迈斯纳效应指出的超导体内磁感应强度B=0并不意味着超导体表面也是如此伦敦方程的这一结果完全为实验所证实,为穿透深度,（2）金兹堡朗道理论,朗道10诫量子力学中的密度矩阵和统计物理学(1927)；自由电子抗磁性的理论(1930)；二级相变的研究(19361937)；铁磁性的
11、磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935)超导体的混合态理论(1934)；原子核的几率理论(1937)；氦超流性的量子理论(19401941)；基本粒子的电荷约束理论(1954)；费米液体的量子理论(1956)；弱相互作用的CP不变性(1957)。,.aay，L.D.Landau 19081968,朗道其人(1962诺贝尔物理学奖),（2）金兹堡朗道理论,金兹堡朗道主张把超导相作为有序相，可以用复有序参量(r)来描述。(r)定义为,G-L理论的基本假设是：超导-正常态转变为二级相变。在Tc附近温区(r)是小量，故系统的自由能可展开成的幂函数，并将矢势A所确定的磁场也考虑进去，利用平衡态时自由能取
12、极小的条件，就可给出序参量(r)和超导电流密度的方程，称为G-L方程。,其中超导电子的有效电荷e*=-2e,有效质量m*=2m。,把波函数代入：,在弱磁场和(r)变化很小的情况下，由G-L理论可以导出伦敦的磁场穿透深度。由此可知，伦敦方程只是G-L理论在弱场极限下的近似。,作为唯象理论的G-L方程，js(r)满足的方程竟然和微观的薛定谔方程的结果具有相同的形式，这个事实预示着超导体具有类似微观现象的宏观量子效应。,利用G-L方程可以讨论超导薄膜、界面及磁场存在的情况下的多种非均匀超导情况，在转变温度Tc附近往往可以给出很好的结果；在比Tc低很多的温度下得到的结论在定性上也是有意义的。直到现在，
13、G-L理论仍有很大的应用价值。,例如，可以解释磁通量子化！,2.传统超导体的微观机制(BCS理论）,1957年，由巴丁(Bardeen)、库柏(Cooper)和施里弗(Schrieffer)发表了经典性文章才确立了超导电性量子理论的基础，通常称为BCS理论（1972年诺贝尔物理奖）。,（1）电子-电子有效吸引作用,发射和吸收虚声子：发射和吸收虚声子只不过是电子间通过晶格畸变发生相互作用,1956年库柏证明了：在费米面附近的两个电子，如果存在相互吸引作用(不管多么微弱)，它们将形成一个束缚态，其能量(动能+势能)小于2,总波矢K0的电子对的相互散射作用(以声子为媒介)起着主导作用.由于泡利不相容
14、原理限制自旋平行的电子在空间靠拢，而自旋相反的电子则可以在空间靠拢发生相互散射,（2）电子库柏对,在费米面附近的电子，在交换声子所引起的吸引力作用下，按相反的动量和自旋两两结合成电子对(k,-k)。这样的电子对称为库柏对。,在超导体的基态，动量相反的电子形成库柏电子对，没有电流流动。当超导体处于载流的超导态时，每个库柏对的总动量不再为零。这时，库柏对都具有同一动量，表示成 所以在载流态，超导体中的电子在k空间的分布整体移动,在超导体中，组成库柏对的电子不断的相互散射，但在散射过程中总动量不变，所以电流没有变化。只有使库柏对分裂才有可能改变载流子的总动量。但是库柏对分裂所需要的最小能量是2，在电
15、流密度较低时，无法提供这样的能量，所以没有电阻。这就是零电阻现象。在载流状态时，电子整体运动的动量为,同不载流的超导态相比，动能增加了，当附加的能量超过能隙时，引起总动量变化(即导致库柏对分裂)的散射就可以发生，这意味着存在临界电流密度，即电流密度超过超过该临界值，超导态就会变为正常态，从而出现电阻。,（3）BCS理论的主要结论,四、约瑟夫孙(Josephson)效应,1.超导体和正常金属,S-I-M结,2.两个相同超导体间的隧道效应,3.约瑟夫孙效应,约瑟夫孙从微观理论得到的方程。它是描述约瑟夫孙量子干涉效应的基础。,(1)直流约瑟夫孙效应,外电压V=0时，,表明电流能够穿过绝缘层并不引起电
16、压降。夹在两块超导体之间的绝缘层好像也具有了超导电性。约瑟夫孙预言了这一现象几个月之后，安德森(P.W.Anderson)和洛韦尔(J.M.Rowell)测量了约瑟夫孙结的电流-电压特性，证实了这一预言。,a.当结两端施加恒定电压V，则两侧的波函数位相差为,(2)交流约瑟夫森效应,超导电流密度为,超导电流密度为,b.用频率为1的微波辐射处于直流电压V的约瑟夫孙结，此时结两端的电压为,出现台阶,这是由于交变的超导电流，自身产生的电磁场对该交变电流进行频率调制，从而产生直流分量的结果。这种台阶通常被称为自感台阶或菲斯克台阶。菲斯克的实验为约瑟夫森理论预言的正确性提供了有力的实验证据。,由两个约瑟夫
17、孙结用超导通路并联组成的环结构，此结构称为超导量子干涉器，简称SQUID(由superconducting Quantum Interference Device缩写而成),4.超导量子干涉器,没有外磁场时，约瑟夫孙的结面上各点的超导电子波函数的位相是一样的。加磁场后，结平面各点上的波函数位相不一样了。通过这些位置的超导电流也有不同的位相，这些通过不同位置的超导电流是相干的。它们迭加起来得到衍射的结果，如图8.23所示。,当外磁场垂直于环面也就是平行于结面时，总电流为,分辨率高达10-1110-13特斯拉,超导量子干涉仪(SQUID)是一种能测量微弱磁信号的极其灵敏的仪器，就其功能而言是一种磁
18、通传感器，不仅可以用来测量磁通量的变化，还可以测量能转换为磁通的其他物理量，如电压、电流、电阻、电感、磁感应强度、磁场梯度、磁化率等。SQUID 的基本原理是建立在磁通量子化和约瑟夫森效应的基础上的，根据偏置电流的不同，分为直流和射频两类。SQUID 作为探测器，可以测量出 10-11 高斯的微弱磁场，仅相当于地磁场的一百亿分之一，比常规的磁强计灵敏度提高几个数量级，是进行超导、纳米、磁性和半导体等材料磁学性质研究的基本仪器设备，特别是对薄膜和纳米等微量样品是必需的。利用 SQUID 探测器侦测直流磁化率信号，灵敏度可达 10-8 emu；温度变化范围 1.9 K400 K；磁场强度变化范围
19、07 特斯拉。作为灵敏度极高的磁传感器，超导量子干涉仪(即SQUID)在生物磁测量,大地测量,无损探伤等方面获得了广泛的应用。,用超导量子干涉器件能制成精度极高的超导磁强计，它能测量弱到1015T的磁场。因而具有广泛的用途。例如：利用超导磁强计可以进行脑磁场的测量与分析（人脑磁场为10121013T，能完全无害的从头外记录大脑活动的磁信号；也可以用来监视以及的活动和功能（人体的心磁场为1010T），从而可以获得清晰度与现代医学上用的心电图相近的心磁图；还可以用于大地测量，潜艇探测等。约瑟夫孙效应除了可以做成SQUID外，有很多用途。例如：结两端的电压在超导态为零，在正常态为V，这两个不同的状态
20、可以表示0和1，从而可以做计算机元件，这两个态之间的转换只需8108秒，用它组成的双稳态的翻转时间比用晶体管的要小得多，日本早在1989年研制出第一台约瑟夫森计算机，运算速度就达10亿次，功耗公为普通计算机的千分之一。,五、高TC氧化物超导体,1.高温超导体的发现,1986年4月，由于瑞士物理学家缪勒(K.A.Mller)和联邦德国物理学家柏诺兹(J.G.Bednorz)发表了他们的杰出工作，他们宣布了一种钡-镧-铜-氧的四元氧化物超导体中观察到了高于30K的转变温度，可能是一种新的超导体。,为了表彰缪勒和柏诺兹在超导方面的杰出贡献，1987年10月14日，瑞典皇家科学院宣布，将1987年度的
21、诺贝尔物理学奖授予缪勒和柏诺兹。,1986年12月15日，美国休斯顿大学的朱经武等人在论文中报告，他们在La-Ba-Cu-O系统中，发现了40.2K的超导转变。,1986年12月30日，美国的朱经武等人在送交科学杂志的论文中报告，他们在La-Ba-Cu-O系统中又观察到了52.5K的超导转变。,12月26日，中国科学院物理研究所的科学家宣布，获得了转变温度为48.6K的超导材料，并对少数样品在70K左右观察到有超导迹象。样品是Sr-La-Cu-O，70K左右出现超导迹象的样品是Ba-La-Cu-O。,1987年2月24日，中国科学院举行中外记者新闻发布会，宣布中国科学院物理研究所赵忠贤、陈立泉
22、等13名研究人员，获得了液氮温区的超导体，并公布了材料的成分是Y-Ba-Cu-O。起始转变温度在100K以上，出现零电阻的温度是78.5K。就这样，人们终于实现了获得液氮温区超导体的多年梦想。,1988年12月，中国科学技术大学报道了(BiPbSb)SrCaCuO的零电阻转变温度为132K。,1988年2月18日，日本科学技术厅金属材料研究所制备出了不含钇的非稀土类新体系(Bi-Sr-Ca-Cu-O)高温超导体.,1988年3 月4日，日本科学技术厅金属材料研究所和中国北京大学几乎同时制出零电阻温度达92K93K的Y-Ba-Cu-O超导体。,1987年2月，美国国家科学基金会正式宣布，朱经武领
23、导的由阿拉巴马和休斯顿大学组成的实验小组，在高达92K时，观察到起始转变，样品的成份是Y-Ba-Cu-O。,2.我校在高温超导研究中的贡献,1987年建立国家超导攻关小组，拨专款资助。首席科学家：甘子钊院士成员单位：中科院、北大、清华、中南工大，等17个单位。中南工大攻关组，组长：左铁镛。成员单位：粉冶所：织构生长（黄培云院士，李度成）材料系：丝材制备（左铁镛，金展鹏，王尉国）物理系：电磁性能（韦钦，蔡建国）化学系：晶体结构（高孝恢）,3.高温超导体的特征：晶体结构具有的低维特点，三个晶格常数往往相差34倍；输运系数(电导率、热导率等)具有明显的各向异性；磁场穿透深度远大于相干长度，是第二类超
24、导体；载流子浓度低，且多为空穴型导电；同位素效应不明显；迈斯纳效应不完全；隧道实验表明有能隙存在，且为库柏型配对。,3.高温超导体的特征,4种典型的高TC氧化物系列，即 La-Sr-Cu-O(TC,35K);Y-Ba-Cu-O(TC,90K);Bi-Sr-Ca-Cu-O(TC,80K);Tl-Ba-Ca-Cu-O(TC,120K)。,目前，这种超导体的转变温度已经达到130K左右。持续电流的实验结果表明，在超导态时电阻率低于10-18cm。此外，在大多数的高温氧化物超导体中，都发现了迈斯纳效应。,利用隧道技术和红外吸收的方法，已经观察到氧化物超导体的电子能谱中存在能隙，而且表明是库柏型的配对。
25、热电势和霍耳系数的测量表明，载流子是空穴型的。,临界磁场的测量结果表明，所有高温氧化物超导体都是第二类超导体。一般来说，对Y-Ba-Cu-O系统，BCS相干长度约为1.4nm，伦敦穿透深度约为200nm。,几种氧化物超导体的晶体结构,La2CuO4的晶体结构 YBa2Cu3O7-的晶体结构,4.超导态的性质,1.库柏对,（1）直流约瑟夫孙效应,（2）穿透深度,BCS理论,实验结果,（3）磁通量子化,。,L.Gammel等在1987年用缀饰法观察的磁通线格子，可以辨识这格子具有三角点阵的特征。据此计算得到每根磁通线是一个磁通量子,这比值大于s波配对的比值3.53大，但仍比实验值小。目前的实验是支
26、持在高温超导体中存在d波配对。,（4）能隙,对于Bi2Sr2CaCu2O8+,其Tc为85K，,d波配对,BCS理论,S波配对,六、铁基超导体研究The research of Iron-based superconductor,除了寻找更高临界温度的超导材料之外，超导研究的另一重要任务是建立高温超导的物理机制。因为BCS理论给出所有金属合金超导体存在40K的理论上限，称作麦克米兰极限。高温超导的微观机制是物理学皇冠上的明珠之一。,最细的超导线材科学家作出了目前已知最细的超导线，线宽约为10nm。当超导线宽越来越细的时候，超导的性质会越来越差。,最长的超导线材 高温超导传输线目前最长为1500
27、m,如果用户需要长度更长的产品,如2至3km,也可以满足(100m即可实际应用)。,材料：Bi-2223）临界电流 Ic(77K，自场)110A,线材宽度4.20.1mm 线材厚度0.230.01mm最大拉伸应力(5%Ic 衰减)100MPa最小弯曲半径(5%Ic 衰减)30mm,北京英纳超导技术有限公司生产的高电流密度线材,高温超导传输电缆,由于低温的需求，超导线材必須有平行的液氮管道保持冷却，液氮在定点的区间内循环，难免的，气化的部分需要再進行液化，这些困难都可以解决，但经济效益大为降低！,超导电缆的测试,十万伏的高压电必須高架或是深埋地底，并以介电材料覆盖，减少对环境安全的负面效应。超导
28、输电线可用大电流、低电压，没有这方面的顾虑而且节省能源，有利于环保。,日本超导工学研究所于2003年1月20日宣布，他们用高温超导磁铁成功造出了世界最强的磁场。将形如永磁体的超导磁铁冷却到绝对温度77K（零下196摄氏度），就能产生强度为3.3特斯拉的磁场，为永磁体10倍的超强磁场，研究开发出的这种高温超导磁铁是将具有超导性质的钇化合物和不具超导性质的钇化合物混合制作而成的。在丙铜中将不具超导性质的化合物粉碎成细小颗粒，并分散成只有数百纳米的微粒子，然后用浓度仅为1%的低氧对其进行分压、溶化和凝固，最后从外部加入磁场，制成磁铁。将这样制作而成的两个直径5厘米的高温超导磁铁重合起来，然后测定成为
29、磁场性能指标的磁束密度，结果在绝对温度为77K的状态下，测出了强度为3.3特斯拉。,（2）超导磁铁,2.超导发电机,Advantage of SC Generator Higher Efficiency Lower weight and volume,传统发电机与超导发电机的比较,可测地球磁场的十亿分之一,军事勘探医学.,超导量子干涉器(SQUID),3.超导在弱电磁测量方面的应用,4.超导磁悬浮列車,磁浮列车的优点：(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,超导体会排斥磁场，这使得小的永久磁铁能漂浮在大
30、块高温超导体上。,上海磁悬浮列车,超导磁悬浮列車-推进原理:,被安裝在轨道两旁墙上的推进线圈是由变电所所提供之三相交变电流，产生变的磁场，使得轨道两旁之推进线圈的电流一正一反不断地流动，车上装备的超导磁铁(低温超导线圈)便会受到推进线圈产生的变换磁场有着连续的吸引力与推进力，速度的调整，则由可将电流做正反转的周波数来决定，周波数的转换，又由地上发电厂的周波数装置来操作。,軌道兩旁牆上的推進線圈,安装在轨道旁之8字形线圈,当装有超导磁铁的车身以低于8字形线圈轴心位置快速通过时，8字形线圈会因感应出电流而成为一电磁铁，此结果使得超导磁铁会有一推力及拉力使之向上,所以车身便可磁浮起。,悬浮原理:,轨
31、道之侧向力:,轨道上的磁浮线圈面对面的连续而形成回路，当正在跑的磁浮车(也就是超导磁铁)产生侧向移动时，回路会感应出电流，使得对於较靠近轨道的超导磁铁产生推力，反之较远道的超导磁铁产生吸引力，如此便能使磁浮车车身安全的位在轨道中心的位置。,加速器其要求四极磁体：1.磁场强,7T2.体积小,3.能耗低.超导磁体最为理想.,5.在高能物理中的应用,國家同步輻射研究中心,同步辐射光源,6.超导在医学中的应用NMR-CT,所谓核磁共振，是具有核磁矩的物质在一定的恒定磁场和交变磁场同时作用下，会对变化的电磁场产生强烈的共振吸收现象。利用高温超导体制成的线圈可以通过极大的电流而产生极强的磁场，可以比一般磁
32、铁高两个数量级，检测的灵敏度取决于所加磁场的大小，磁场越大，氢的共振讯号越强得到的图像越清晰，从而提高早期诊断可能性。,MRI系统中的超导磁体,See details in Brain,2003 Nobel Medical price,7.超导在能源技术中的应用,参加国：加拿大、欧盟、日本、俄罗斯、美国、中国 ITER 计划共需要：铌钛线材 240吨、Nb3Sn线材 480吨我国将出资4亿美元，超导线材铌钛线材:200吨Nb3Sn线材:100吨,国际热核聚变反应堆(ITER）,利用海水中的重氢和超重氢，进行核聚变发电。危险小且无污染，是未来能源的希望。,7.超导在能源技术中的应用超导储能,超导
33、储能系统（SMES）是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，它具有反应速度快、转换效率高的优点。,8.超导在信息技术中的应用超导滤波器,HTS RF filter with Cryostat,超导体在超导态下电阻为零，意味著超导体的热噪音十分小，利用超导体做成的的滤波器，自然可以将前级放大器中的热噪音消除，又不引入新的热噪音，提高了讯噪比,9.超导在供电系统中的应用超导故障限流器,超导故障限流器（SFCL）是利用超导体的超导/正常态转变特性，快速而有效地限制电力系统故障短路电流的一种电力设备。SFCL的工作原理是短路电流超过超导体的临界电流，引起超
34、导体失超，超导体从超导态转变为正常态，限流器呈现很大阻抗，短路电流得以限制。,美军先进轻型扫雷系统(ALISS),超导电磁炮,俄罗斯超导扫雷艇,精确制导武器,10.超导在军事上的应用,七、超导研究的主要方向,1.非常规超导的机理研究，探究两个电子是如何配对的？2.超导独有的物理特性，宏观量子相干和量子磁通物理特性研究；核心如何控制和改善超导电子隧道效应？,超导电子隧道效应,超导研究分为四个大方向：,3.找到新的高温超导材料，探寻新超导材料的物理特性；4.超导应用。(1)解决好实用超导材料的关键工艺技术问题（2）解决超导应用中的技术集成问题,中国之对策：整合国内科研力量和资源，选准技术路线，走有
35、中国特色的超导高技术产业发展之路。,超导的明天,超导科学技术是当代凝聚态物理学和材料科学最重要的前沿研究领域，作为宏观尺度上的量子物理现象，对其机理的深入探讨和研究，对物理学的发展有特殊地位。超导技术是一门有广泛应用和巨大发展潜力的高技术领域，在能源、信息、交通、科学仪器、医疗技术、国防工业等有重要作用。国外产业界预测，今后20年全球超导产业规模可以达到2000亿美元左右。-国家超导技术联合会研究开发中心和中国科大共同举办的第七届全国超导学术研讨会(2003年4月）,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
