高温超导材料与技术的发展及应用

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1、第35卷第4期2006年8月电子科技大学学报Vol.35No.4Aug.2006JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina高温超导材料与技术的发展及应用金建勋，郑陆海(电子科技大学自动化工程学院成都610054)【摘要】近一个世纪以来，超导理论、超导材料和超导应用技术已经取得了重大的发展，尤其是新近发展的具有很高实用性能的高温超导(HTS)材料与技术，已开始从实验研究走向实际应用阶段。该文简要介绍了高温超导(HTS)材料的发现

2、历史，阐述了HTS带材、块材和薄膜的制备工艺及特性，总结了HTS材料在强电和弱电领域中的应用发展现状。关键词高温超导体;实用高温超导材料;高温超导应用;超导强电应用;TM26；TH142.8超导弱电应用中图分类号文献标识码ADevelopmentandApplicationsofHighTemperatureSuperconductingMaterialJINJian-xun，ZHENGLu-hai(SchoolofAutomationEngineering,Univ.ofElectron.Sci.

3、&Tech.ofChinaChengdu610054)AbstractSincetheearlytimeoflastcentury,superconductivitytheories,materials,applications,andtheirassociatedtechnologieshavebeensubstantiallydeveloped.Atpresentthefocusontheappliedsuperconductingtechnologyhasbeenmovingtotheindu

4、strialpreparationsfromthelaboratoryresearchstage,andthetechnologyhasbeenwellverifiedforpracticalapplicationsfromsmalltolargescales.ThispaperprovidesacomprehensiveandanalyticsummaryontheappliedHighTemperatureSuperconductivity(HTS)withregardtovariousappl

5、icableHTSmaterials,theirpreparationtechniquesandcharacterization,andapplicationsinawiderange.Keywordshightemperaturesuperconductor(HTS);practicalHTSmaterials;HTSapplications;HTSstrongcurrentapplications;HTSelectronicapplications超导材料的发现和发展至今已经有近百年的历史了，从

6、发现之日起人们就开始对它进行了不懈地探索和研究。在研究不断取得突破和进展的同时，人们也努力尝试着发掘它潜在的应用特性，在研究的初期已取得了一定的成果。但初期低温超导材料自身的性质以及对液氦温区工作环境的需求，限制了它的应用发展。1986年，高温超导(HTS)材料的发现，又一次激发了研究HTS和其实用材料的热潮。经过20年的发展，已形成工艺成熟的第一代HTS带材，目前正在发展的第二代HTS带材-YBCO涂层导体，近一步强化了HTS带材在强电领域中的应用。与此同时，HTS块材和HTS薄膜的制备工艺也在不

7、断地发展，前者已在强电领域获得了很好的应用，后者已开启了HTS材料在弱电领域中的应用，并且有着非常广阔的发展前景。1高温超导体的发现简史自1911年荷兰物理学家卡末林·昂内斯(H.K.Onnes)发现汞(Hg)的超导电性以来，被发现的超导体总数已超过5000种，超导体的发现经历了从简单到复杂，即由一元系到二元系、以及多元系的过程。在1911～1932年间，以研究元素超导为主，除汞以外，又发现了Pb、Sn、Nb等众多的金属元素超导体。在1932～1953年间，则发现了许多具有超导电性的合金，以及NaC

8、l结构的过渡金属碳化合物和氮化物，临界转变温度(Tc)得到了进一步提高。随后，在1953～1973年间，发现了如Tc>17K的Nb3Sn等超导体。其中，1973年Nb3Ge的发现，使Tc的最高纪录上升到23.2K。但在1986年以前，超导材料的Tc都太低，故被称为低温超导体。这种超导体一般需要在昂贵的液氦(4.2K)环境中工作。由于液氦制冷的方法昂贵且不方便，故低温超导体的应收稿日期：2006−06−19作者简介：金建勋(1962−)，男，博士，教授，博士生导师，主要