超导体的基本性质和超导材料

　　超导体的基本性质
　　荷兰物理学家卡麦林一翁纳斯(Kamcringh--onnes)在1908年最先将氦气液化，获得了4.2K的低温;1911年，他将水银冷却到4.2K左右时，发现其电阻急剧地下降到近于零，这种电阻急剧变化的温度间隔只有0.05K(图7-1).他认为，这种电阻突然消失的现象，是由于物质转变到了一种新的状态，并将这种状态称为超导态.具有超导态的物质称为超导物质;由正常态转变到超导态的温度称为过渡温度或临界温度.进一步的研究确定超导休具有下述基本性质:
　　(1)超导电性—无阻均流动
　　将一超导体圆环置于磁选机的磁场中，并.将环的温度降到临界温度兀以下，然后去掉磁场，则在超导磁环内产生一感应电流.只要温度低于过渡温度，该感应电流就会持续地在环内流动.经测定，超导体在超导态时的电阻率小于10-2 cm，这和良导体铜(4. 2K时电阻率为102cm)相比可以认为，超导体在超导态时的直流电阻为零，或者说，它具有完全导电性，即超导电性。
　　(2)完全抗磁效应—迈斯纳效应
　　外加磁场之所以不能穿透处于超导态的物质，是由于样品的表面上感应一分布和大小恰好使其内部磁通为零的抗磁超导电流，图7-3 (c)，该选矿设备的电流沿超导体表层流过，磁场也穿透到同样的深度，这表层厚度叫做‘磁场穿透深度’。
　　(3)磁场的影响
　　施加一定强度的磁场给处于超导态的超导体可以破坏其超导电态，即转变为正常态.换言之，磁场的存在可以使超导体的过渡温度降低，磁场越强，过渡温度越低.显然，临界磁场是使超导态即将受到破坏的磁场.它与温度有关，遵循抛物线方程。
　　超导材料
　　已知20多种金属元素和上千种合金及化合物具有超导电性.
　　周期表中的超导元素可分成过渡金属(La, Ti, Zr, Hf,Th, V, Nb, Ta, Pa, Mo, W, U. Tc, Re, Ru, Os)和非过渡金属(Zn, Cd, Hg, Al, Ga. In, Tl, Sn, Pb)两大类，前者质硬，叫硬超导体，后者质软，叫软超导体.以Al,Sn为代表的软超导体具理想的超导特性.而硬超导体则具有非理想的超导特性.但随着冶金技术的发展.已能制出纯而无应变的过渡金属.致使易受杂质等影响的过渡金属都具有和软超导体同样的超导性能，单质超导金属由于易受加工的影响，并有磁淞效应，不宜用作超导材料;一些性能良好的合金(如妮一错，妮一钦、妮一错一钦等)和化合物(如Nb3Sn,V3Ga和Nb3Al等)可用作超导材料.