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“无阻”话超导之超导材料

首先要提到的是魔角石墨烯王曹原,二十一世纪超导电最重要发现。当具有相似晶格常数的两个单层二维范德华材料垂直堆叠且略微未对准时,则会呈现出周期性莫尔图案,从而改变材料的电子态,出现电子平带。曹原等在~1.1°魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。这个全新的发现,把石墨烯推向了新的发展高度,2018年3月研究结果发表于Nature,一时引起轰动。这之后,魔角石墨烯成为了国际前沿研究领域最热门的议题之一。

超导材料的分类

自1911年以来,发现了许多纯金属,合金和金属间化合物在低温条件下都有超导电性.直到1986年,它们的临界温度没有超过23.2K,它是1973年发现的超导化合物Nb3Ge.1985年前低温超导材料发展史见表2.

1986年高氧化物超导体发现后的短短几年间,临界温度不断地在提高.1993年发现的汞系超导体的临界温度高达135K.图2-1.绘出1911年以来主要超导体临界温度提高的历程.

“无阻”话超导之超导材料

一,超导元素

在元素周期中,已发现有28种元件素具有超导电性.

这些纯金属(除了铌和钒外)是属于第Ⅰ类超导体.这类超导体临界磁场值只有几百高斯数量级.对于有足够厚度的样品,其表面若有临界电流(Ic)流动,则产生一个磁场,其值等于Hc.因此第Ⅰ类超导体的临界电流是很小的,没有什么实用价值.

值得注意的是,一些没有超导电性的原素,采用特殊技术后(如加压或薄膜技术),在一定温度下出现了超导态.例如,在常压下为半导体的锗和硅,硅在120千巴压力下测得Tc=6.7K,在115千巴压力下,锗同样进入金属变态,在5.35K变成超导态.周期表中具有超导电性元素

二,超导合金材料

为了获得有实用价值的超导材料,最先了展起来的是超导合金材料.它是属于第Ⅱ类超导体.由于原料的纯度及加工工艺等一系列原因,使它的化学和物理的不均匀性超过了本身的原子尺度(如位错,缺陷等),就是上面讲的非理想第Ⅱ类超导体.它们有很高的无阻载流能力,是绕制80千高斯左右磁体合适材料.

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