Domov Technika Vysokoteplotní supravodič

Vysokoteplotní supravodič



Úvod

Vysokoteplotní supravodiče obvykle odkazují na materiály, které jsou supravodivé nad teplotou kapalného dusíku (77 K). Uplynulo pět let od té doby, všechny supravodiče, které byly objeveny, vykazují supravodivost pouze při extrémně nízkých teplotách (23 K), takže jejich aplikace byla značně omezena.

Discovery

In1986,BernozandMullerdiscoveredthe35Ksuperconductinglanthanumbariumcopperoxygensystem.Thisbreakthroughdiscoveryledtothediscoveryofaseriesofrareearthbariumcopperoxidesuperconductorsathighertemperatures.Throughelementreplacement,atthebeginningof1987,WuMaokun(ZhuJingwu)oftheUnitedStatesandZhaoZhongxianoftheChineseInstituteofPhysicsannouncedthediscoveryofa90Kyttrium-barium-copper-oxygensuperconductor,achievingthefirstbreakthroughinthetemperaturebarrierofliquidnitrogentemperature(77K).BernozandMulleralsowonthe1987NobelPrizeinPhysicsfortheirpioneeringwork.

Thistypeofsuperconductorisusuallycalledahigh-temperaturesuperconductorbecauseitscriticaltemperatureisabovethetemperatureofliquidnitrogen(77K).Thediscoveryofyttrium-barium-copper-oxygensuperconductorsabovethetemperatureofliquidnitrogenhasprovidedordinaryphysicslaboratorieswiththeconditionsforconductingsuperconductingexperiments.Therefore,therehasbeenanupsurgeinexploringnewhigh-temperaturesuperconductorsaroundtheworld.Attheendof1987,ChinesescholarShengZhengzhiandothersfirstdiscoveredthefirstrareearth-freethallium-barium-copper-oxygenhigh-temperaturesuperconductor.Inearly1988,Japandevelopedabismuth-strontium-calcium-copper-oxygensuperconductorwithacriticaltemperatureof110K.InFebruary1988,ShengZhengzhiandothersfurtherdiscoveredthe125Kthalliumbariumcalciumcopperoxygensuperconductor.Afewyearslater(1993)Frenchscientistsdiscovereda135Kmercury-barium-calcium-copper-oxygensuperconductor.

Classification

High-temperaturesuperconductorsincludefourcategories:90Krareearthseries,110Kbismuthseries,125Kthalliumseries,and135Kmercuryseries.Theyallcontaincopperandoxygen,sotheyarecollectivelyreferredtoascopper-basedsuperconductors.Theyhaveasimilarlayeredcrystallinestructure,andthecopperoxidelayerisasuperconductinglayer.High-temperaturesuperconductorshavealreadyachievedpracticalapplicationsandhavebeguntobenefitmankind.Forexample,yttrium-barium-copper-oxygensuperconductorsandbismuthsuperconductorshavebeenmadeintohigh-qualitysuperconductingcables.Thedevicemadeofthallium,barium,calcium,copperandoxygensuperconductingfilmwasinstalledinthetransmissiontowerofmobilephonesasearlyastheendofthelastcenturytoincreasecapacityandreducedisconnectionandinterference.

Příklady

Vysokoteplotní supravodivé supravodiče oxidů mědi zahrnujía1,85Ba0,15CuO4 a YBCO (sloučenina yttrium-barium-měď-kyslík), což jsou oba známé materiály pro proražení kapalného dusíku"(Teplota 7KB).

Teplota

(Kelvin)

Materiál

Typ

203

H2S(150GPvysoký tlak)

Supravodič na bázi vodíku

195

Bod sublimace suchého ledu

138

Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127

Supravodič oxidu mědi

110

Bi2Sr2Ca2Cu3O10(BSCCO)

92

YBa2Cu3O7(YBCO)

77

Bod varu kapalného dusíku

43

SmFeAs(O,F)

Supravodič na bázi železa

41

CeFeAs(O,F)

26

LaFeAs(O,F)

20

Bod varu kapalného vodíku

18

Nb3Sn

Metal-teplotní supravodič

10

NbTi

4.2

Hg (rtuť)

Výhled

Průzkum nových a vyšších teplotních supravodičů probíhá intenzivně. čas od času nebyly učiněny skutečné nové průlomy.

Whydomanysuperconductingmaterialsneedtobesuperconductingataverylowtemperature?Itisbecauseatroomtemperature,therearegapsbetweenconductoratoms.Whenelectronsmovebetweenatoms,theymustpassthroughthesegapsandcollidewiththeatoms,causingtheatomstovibrateandheattoformresistance.Atextremelylowtemperatures,therearealmostnogapsbetweenconductoratoms,andelectronscanpassfreelywithoutcollidingwithatoms.Inthefuture,theresearchofroomtemperaturesuperconductingmaterialsshouldselectappropriatemixturesofdifferentelements,sothatatomsofdifferentsizesandshapesarecombinedtogether,sothattherearenogapsbetweenatoms,sothatelectronscanpassthroughfreelyanddonotcollidewithatoms.Thedifficultyinthedevelopmentofroomtemperaturesuperconductingmaterialsisthattheatomsofmanymaterialswillvibrateatroomtemperature,andthegapsbetweentheatomsarerelativelylarge.Aslongasthemixingelementsareproperlyselected,superconductingmaterialsatroomtemperaturecansoonbemass-produced.

WebelievethatthedescendantsofYanhuang,whohavemadeoutstandingachievementsinthefieldofcopper-basedhigh-temperaturesuperconductors,willcertainlymakemorebrilliantcontributionstothejourneyofrealizingthedreamofhumanroomtemperaturesuperconductors.

Některé supravodiče a jejich kritická přechodová teplota

kritická přechodová teplotaTc( Kelvin, K)

Materiál/bod varu látky

Typ

138 kB

Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127

Supravodič oxidů mědi

110 kB

Bi2Sr2Ca2Cu3O10(BSCCO)

92 kB

YBa2Cu3O7(YBCO)

77 kB

N2

——

43 kB

SmFeAs(O,F)

Supravodič na bázi železa

41 kB

CeFeAs(O,F)

26 kB

LaFeAs(O,F)

20 tis

H2bod varu

——

18 kB

Nb3Sn

Metal-teplotní supravodič

10 tis

NbTi

4,25 kB

Je bod varu

——

4,2 kB

Hg (rtuť)

Kovový supravodič

Tento článek je ze sítě, nereprezentuje pozici této stanice. Uveďte prosím původ dotisku
HORNÍ