高温超导材料的研究与应用 信息检索答卷_信息检索与应用答卷

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2015—2016学年度 《Cryogenics and Superconductivity》

基

金：国家磁约束核聚变能研究专项基金（2011GB112001,2013GB110001）;国际合作项目（2013DFA51050）;国家自然科学基金（51271155,51377138）;中央高校基本科研业务费资助项目（SWJTU11ZT31,2682013CX004）;四川省科技计划项目（2011JY0031,2011JY0130）资助课题

摘要：高温超导磁体运行过程中,磁体的热稳定性是磁体能否安全运行和实用化的重要指标。在磁体热稳定性的相关研究中,超导磁体在运行过程中的交流损耗和热传导特性是两个值得研究的问题。因此,文中运用商业有限元软件Comsol构造了YBCO高温超导体的数值仿真模型,通过Comsol中的AC/DC模块和热传导模块的相互耦合,在给予不同频率和不同幅值的交变外磁场激励下,对YBCO高温超导体在运行过程中的温升特性进行实时监测和分析,并计算出其交流损耗。为避免超导体失超,保证其安全稳定运行提供一定的指导。In the proce of running high temperature superconducting（HTS）magnet,the thermal stability of magnets is one of the important indicators for its safe operation and practical application as the thermal stability related research of magnet,the ac lo and heat transfer characteristics are two problems which are to be studied worthy of studying.Therefore,using the commercial finite element software Comsol in this paper,the numerical simulation model of YBCO HTS was constructed.Through introducing AC / DC module and heat transfer module,the temperature characteristics of YBCO HTS was really-time monitored and analyzed and its AC lo was calculated in a variety of alternating magnetic field excitation and under the condition of different frequencies,which was to avoid quench and provide some reference for the stable operation of HTS.关键词：高温超导体交流损耗热传导 HTS AC lo Heat transfer 分类号：TM26 [工业技术>电工技术>电工材料>超导体、超导体材料]

日本东京大学发现新的高温超导体电子结构 收藏本页导出题录分享

作

者：杨晓婵高影响力作者

出

处：《现代材料动态》 2014年高影响力期刊

《Information of Advanced Materials》 摘要：日本东京大学大学院的酒井志朗助教等人对高温超导体在即将呈现超导性能之前的电子结构有了新的发现。这一研究成果将在很大程度上改变今后高温超导研究的方向，并有望推进高温超导材料的开发。物质中存在充满电子的低能量区域和无电子的高能量区域，此前对高温超导机理的研究主要是实验手段及低能量区域的电子结构。

关键词：日本东京大学高温超导体电子结构高温超导材料高温超导机理超导性能研究成果实验手段

分类号：TM26 [工业技术>电工技术>电工材料>超导体、超导体材料]

学位论文

高温超导体中局域结构的稳定性对超导电性的影响

铜氧化物高温超导体被发现后，吸引了大量科研工作者对其进行系统地研究。人们已经积累了很多重要的实验结果，并在铜氧化物高温超导体的基本特性上达成了一些共识，但对高温超导电性机制的研究仍处于不断争论和探索的阶段。越来越多的实验证据表明电声相互作用对高温超导电性是重要的，因此有必要探索晶体结构对高温超导电性的影响。高温超导体的d波对称性和赝能隙都对电声相互作用机制提出了新的挑战。如果电声相互作用机制是适用的，它应该能恰当地解释d波和赝能隙的特征。这些特征可能起源于晶体结构强烈的各向异性，尤其是某些特殊的局域结构。因此，本论文主要研究了高温超导体的局域结构，希望揭示其对高温超导电性的影响。

本论文首先研究了YBa2Cu3Oy(YBCO)的不同掺杂体系。对平衡双掺杂的Y1-xSrxBa2-xLaxCu3Oy体系，由于电荷的自补偿，该体系的载流子浓度保持不变，因此可以通过它直接探索晶体结构与超导电性的关联。研究发现该体系的块间结合能与超导临界温度Tc有很好的负关联效应，说明晶体结构确实对高温超导电性有重要影响。对Y1-xPrxBa2Cu3Oy(YPBCO)体系的研究发现，在Pr掺杂浓度分别为0.25和0.5时，样品的Tc对磁场的依赖表现出一定的反常，这可能与此时CuO2面的异常波动有关。通过考虑CuO2面上由相邻Cu原子和O原子构成的稳定“铁三角”的集体振动，本文尝试解释了YPBCO体系的低频Raman特性。对七个双掺杂YBCO体系CuO2面键角的分析表明，CuO2面的稳定性会影响超导电性，CuO2面越稳定，越有利于高Tc的保持。对Pr1-xYxBa2Cu3Oy(PYBCO)体系的超导样品和非超导样品，以及非超导的Pr1-xCaxBa2-xLaxCu3Oy(PCBLCO)体系的比较发现:在非超导体系中CuO2面键角的涨落远大于超导体系。测量不同体系的Raman光谱，在超导体系中观察到了与CuO2面铁三角有关的两个稳定的声子。这两个声子分别与节点电子态和反节点电子态强烈耦合，而在非超导体系中并没有发现与它们对应的特征峰。这同样说明CuO2面局域结构的稳定性的确与超导电性有关。Pr掺杂对CuO2面稳定性的破坏，可能是PBCO体系失去超导电性的原因。

本文同样系统地研究了不同的Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)掺杂体系。通过对Pb掺杂的Bi2212体系和Bi2223体系的晶体结构包括晶格常数、原子坐标和键长键角进行精细分析，本文证明了BSCCO体系的CuO2面上存在与YBCO体系中一样的铁三角结构。这说明铁三角在铜氧化物高温超导体中是普遍存在的。本文用分块模型计算了BSCCO体系的块间弹性模量，研究了其分别随单胞中CuO2面层数和O掺杂浓度的变化关系，并与相应Tc的变化关系作对比，证明了弹性模量与Tc之间显著负相关。这说明块间应力对超导电性有重要影响。块间应力正是CuO2面具有稳定局域结构的原因，因此CuO2面的稳定性同样会影响超导电性。

根据YBCO和BSCCO不同掺杂体系的研究结果，CuO2面的稳定性对高温超导电性有重要影响。本文怀疑铜氧化物高温超导体中赝能隙的形成可能与CuO2面的稳定性有关，从电声相互作用的观点出发提出了一种关于赝能隙起源的猜想。为验证这一猜想，本文进一步考察了La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)的Co掺杂体系。巨磁阻LSMO材料虽然不超导，但是存在与铜氧化物高温超导体相似的赝能隙。如果高温超导体中赝能隙起源与CuO2面稳定性有关的猜想是正确的，那么在LSMO材料中应该能够发现与CuO2面铁三角类似的稳定局域结构。用常规固相反应法制备掺Co的LSMO体系样品，用粉末衍射方法测量其XRD谱，通过对其晶体结构的精细分析，发现其中确实存在稳定的局域三角结构。这间接说明高温超导体中赝能隙的起源的确与CuO2面的稳定性有关。

总之，本论文对不同的铜氧化物高温超导材料，以及与高温超导体具有相似赝能隙的非超导材料的研究，证明了铜氧化物高温超导体中局域结构的稳定性对超导电性有重要影响，可能是赝能隙形成的原因。对其进行更深入的研究将有助于对高温超导电性机制的最终理解。

作者： 郭超群

学科专业： 凝聚态物理 授予学位： 博士 学位授予单位： 北京大学 导师姓名： 张酣 学位年度：

2014 语种： chi 分类号：

TM262 关键词： 铜氧化物高温超导体超导电性赝能隙电声相互作用局域结构稳定性

铜氧化物高温超导体的点接触隧道谱研究

对铜氧化物高温超导体点接触隧道谱的研究可以比较准确地得到铜氧超导体的能隙，是研究铜氧化物超导体配对机制的一种有效的方法。本论文着重研究高精度点接触隧道谱仪搭建及铜氧高温超导体La1.89Sr0.11CuO4(LSCO)和Nd1.85Ce0.15CuO4-y(NCCO)的点接触隧道谱的测量和分析，主要工作包括三个方面:

1.根据超导体的基本性质和点接触隧道谱的原理，采用扩展的BTK理论对实际测量的点接触隧道谱线进行拟合，得到超导能隙的信息。

2.铜氧化物高温超导体镧锶铜氧(LSCO)和钕铈铜氧(NCCO)的点接触隧道谱研究。发现电流达到临界电流值时电导谱线存在跳变，这与传统超导体中遇到的问题类似，通过减去临界电流附近突变产生的电阻值，修正后的Ⅳ曲线能很好地与BTK理论拟合的数据重合，这为今后处理类似问题提供了一种比较可靠的解决方法。

3.搭建了高精度点接触隧道谱仪。依据点接触隧道谱仪工作原理，采用商业的压电陶瓷惯性步进电机、数据采集系统和温控系统，设计出点接触隧道谱仪的构架，然后进行材料选取、图纸绘制、委托加工，以及测量的程序编写（利用Labview软件），最后进行组装调试，并摸索制备针尖的工艺。

作者： 江浩

学科专业： 凝聚态物理 授予学位： 硕士

学位授予单位： 云南大学 导师姓名： 张晋单磊 学位年度：

2014 语种： chi 分类号：

O511.4 关键词： 点接触隧道谱

Andreev反射铜氧化物高温超导体零偏压电导峰

科技成果

高温超导体的电子结构研究 成果信息 项目年度编号 1400580039

封东来谢斌平 完成单位 复旦大学 完成人 申报信息 鉴定日期 公布年份

2013 学科分类号

O492.1 O511 关键词 性

成果简介 高温超导电性一直是凝聚态物理最前沿的科学问题之一，对它的理解将极大加深项目组对凝聚态物理的认识，并有着重...铜氧化物高温超导体的理论研究 成果信息 项目年度编号 1400201379

黄忠兵林海青 铜氧化物高温超导体铁基高温超导体电子结构高温超导电完成单位 湖北大学香港中文大学 完成人 申报信息 鉴定日期 公布年份

2012 学科分类号

TM262 关键词 铜氧化物高温超导体晶格系统凝聚态物理学

成果简介 “铜氧化物高温超导体的理论研究”属于凝聚态物理学中的超导物理和强关联物理范畴，也是该领域的前沿研究课题。该...专利

用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法

本发明提供了一种利用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，该方法能大幅提高高温超导材料的磁化强度。该方法包括使用重离子辐照装置对熔融织构单畴GdBaCuO高温超导材料进行重离子辐照，辐照所......专利类型： 发明专利

申请（专利）号： CN200910242000.1 申请日期： 2009年12月18日 公开(公告)日： 2010年6月23日 公开(公告)号： CN101747086A 主分类号： C04B41/80,C04B41/00,C,C04,C04B,C04B41 分类号： C04B41/80,C04B41/00,C,C04,C04B,C04B41 申请（专利权）人：

北京有色金属研究总院

发明（设计）人： 焦玉磊,肖玲,郑明辉

用掺杂低温燃烧合成法制备的Gd211相提高GdBaCuO高温超导体性能的方法

用掺杂低温燃烧合成法制备的Gd211相提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，包括：第一步，把Gd2O3与CuO分别用浓硝酸溶解，Ba(NO3)2用去离子水溶解，溶解完毕后将三种溶液混合；第二步，选用......专利类型： 发明专利

申请（专利）号： CN200710304556.X 申请日期： 2007年12月28日 公开(公告)日： 2009年7月1日 公开(公告)号： CN101471162 主分类号： H01B13/00,H,H01,H01B,H01B13 分类号： H01B13/00,H,H01,H01B,H01B13 申请（专利权）人：

北京有色金属研究总院

发明（设计）人： 焦玉磊,肖玲,郑明辉,马小海,宿新泰,燕青芝,葛昌纯

掺杂BaCeO3提高GdBaCuO高温超导体性能的方法

本发明提供一种掺杂BaCeO3提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，首先用固相法合成的BaCeO3粉体与固相法合成的GdBaCuO粉体混合，其中BaCeO3粉体占总重量的0.25-1.0％，经高速振......专利类型： 发明专利

申请（专利）号： CN200810240069.6 申请日期： 2008年12月17日 公开(公告)日： 2010年6月23日 公开(公告)号： CN101747033A 主分类号： C04B35/45,C04B35/00,C,C04,C04B,C04B35 分类号： C04B35/45,C04B35/00,C,C04,C04B,C04B35 申请（专利权）人：

北京有色金属研究总院

发明（设计）人： 焦玉磊,肖玲,郑明辉

外文文献 Application of high temperature superconductors for fusion 高温超导体在聚变中的应用

摘要：The use of High Temperature Superconductor(HTS)materials in future fusion machines can increase the efficiency drastically.高温超导体在核聚变中的应用能大大提高效率

作者： W.H.Fietz；R.Heller；S.I.Schlachter；W.Goldacker 期刊： Fusion engineering and designEISCI 年，卷(期)： 2011, 86(6/8)关键词 fusion magnetsDEMOcurrentleadshigh temperature superconductorITERW7-X 正文语种：eng

Two claes of superconductors discovered in our material research: Iron-based high temperature superconductor and electride superconductor 研究中发现的两类超导材料：铁基高温超导体和电子超导体 作者H Hosono 摘要We discovered two new claes of superconductors in the course of material exploration for electronic-active oxides.One is 12CaO·7Al 2 O 3 crystal in which electrons accomodate in the crystallographic sub-nanometer-sized cavities.This material exhibiting metal–superconductor transition at 0.2K is the first electride superconductor.The other is iron oxypnicitides with a layered structure.This superconductor is rather different from high T c cuprates in several respects.The high T c is emerged by doping carriers to the metallic parent phases which undergo crystallographic transition(tetra to ortho)and Pauli para to antiferromagnetic transition at 65150K.The T c is robust to impurity doping to the Fe sites or is induced by partial substitution of the Fe 2+ sites with Co 2+ or Ni 2+.This article gives a brief summary of these discoveries and recent advances.在电子活性氧化物材料探索过程中，我们发现了2类超导体。

出版源《Physica C Superconductivity》, 2009, 469(s 9–12):314-325 关键词New materials: theory design and fabrication / Superconducting materials / Transport properties / Nonconventional mechanisms

Prospects of High Temperature Superconductors for fusion magnets and power applications 用于聚变磁体和电力应用的高温超导体的发展前景 作者WH Fietz，C Barth，S Drotziger 摘要ABSTRACT During the last few years, progre in the field of second-generation High Temperature Superconductors(HTS)was breathtaking.Industry has taken up production of long length coated REBCO conductors with reduced angular dependency on external magnetic field and excellent critical current density jc.Consequently these REBCO tapes are used more and more in power application.For fusion magnets, high current conductors in the kA range are needed to limit the voltage during fast discharge.Several designs for high current Cables using High Temperature Superconductors have been proposed.With the REBCO tape performance at hand, the prospects of fusion magnets based on such high current cables are promising.An operation at 4.5 K offers a comfortable temperature margin, more mechanical stability and the poibility to reach even higher fields compared to existing solutions with Nb3Sn which could be interesting with respect to DEMO.After a brief overview of HTS use in power application the paper will give an overview of poible use of HTS material for fusion application.Present high current HTS cable designs are reviewed and the potential using such concepts for future fusion magnets is discued.在过去几年中，第二代高温超导体的研究进展是惊人的 出版源《Fusion Engineering & Design》, 2013, 88(6-8):440–445 关键词High Temperature Superconductor / HTS / High current cable / Fusion / Magnet

5.文献综述 本文主要阐述了超导体研究的发展以及超导材料在现实生活中的应用，以及未来的发展展望。本文将着重讲述高温超导材料及其应用。

关键词：超导高温超导体超导的应用

材料的电阻随着温度降低而减小并最终出现零电阻的现象被称为超导现象。这类材料被称为超导材料。超导体所具备的独特的零电阻效应、迈纳斯效应、约瑟夫森效应和同位素效应使其有广泛的应用价值，使人们超远距离无损耗传输的梦想成为现实。１高温超导材料

高温超导体属于第二类超导体，目前只要有五种代表性氧化物高温超导体材料：La系，Bi系，Y系，Ti系和Hg系。[1] 由于强电方面众多的潜在应用需要长线带材（千米数量级），所以人们先后在ＹＢＣＯ，ＢＳＣＣＯ及ＭｇＢ２线材带化实用化方面做了大量工作。［２］ ２高温超导材料的应用

由于超导体严格的低温要求，其在日常生活中的应用严重受限制。故超导体尚未达到大规模应用水平。

目前高温超导体在强电领域的应用主要有电线引流，输电电缆，磁体［３］故障限流器，变压器等。

在弱电领域的应用主要有超导量子干涉仪，高温超导滤波器等［４］ ３结语

高温超导材料的发展逐渐步入成熟，即将进入大规模应用和产业化的时代。其在军工，医疗，通讯等领域都有着广泛的应用前景。可以预见，高温超导在未来将占据极其重要的地位。

参考文献

1刘湘月.高温超导材料的发展进程与应用[J].黑龙江科技信息, 2015(12).2马衍伟.超导材料研究及应用进展[J].科学新闻, 2007(5):20-21.３杨公安, 蒲永平, 王瑾菲,等.超导材料研究进展及其应用[J].陶瓷, 2009(07):56-59.４吴兴超, 李永胜, 徐峰.高温超导材料的发展和应用现状[J].材料开发与应用, 2014(04):95-100.