大气中的电磁现象

[摘要]通过加工和热处理，在铝或银合金中成功地制备了铋基长丝(带)。1994年，美国超导公司率先制备出长度为1000m，Jc为1×104A/cm2(77K，0T)的BSCCO/Ag。1996年，美国超导公司(ASC)和日本住友商事株式会社制备的1200m带材Jc值均超过1.2×104A/cm2 (77K，0T)，可以稳定生产。根据目前的研究结果，可以认为通过进一步改善工艺参数、提高带材密度和晶粒结构、改善晶粒间的连通性以及引入有效的磁通钉扎中心，Bi系材料的Jc值将会得到大幅度提高。此外，通过基体材料的多芯化和合金化，在提高Bi系线(带)材料的机械强度方面也取得了重大进展。

2.柔性金属基YBCO带材的研究进展

YBCO超导体在液氮温区具有很强的本征钉扎特性，但用常规加工技术很难实现其晶粒的取向。因此，虽然用PIT法和在普通金属基底上涂覆及后热处理的方法可以制备长的丝(带)，但它们的Jc值都小于103A/cm2(77K，0T)，并且随着磁场的增加而迅速下降。受单晶衬底上外延生长制备高Jc YBCO薄膜的启发，最近开发了“IBAD (LANL，美国)和“RABiTS (ORNL，美国)”两种柔性基带，并在这些基带上成功生长了YBCO薄膜，获得了高Jc带。两种基带都在柔性金属条(如银、镍等)上沉积了一层钇稳定的氧化锆(YSZ)。).由于YSZ和YBCO的晶格非常接近，具有良好的化学稳定性，一方面可以诱导YBCO晶体的定向生长，另一方面可以作为阻挡YBCO与金属基带反应的屏障。目前，脉冲激光沉积(PLD)和MOCVD在IBAD和RABiTS带上制备的YBCO超导体在65K强磁场下的Jc值均已超过NbTi和Nb3Sn在4.2K的Jc值，如美国LANL制备的IBAD样品最大Jc为106A/cm2(75K，0T)，ORNL RABiTS带的Jc也达到了7×105A/cm2(77K，0T)虽然从目前的研究情况来看长带的制备还存在一定的技术难度，但是这种方法带来的高Jc性能为高温超导体在77 K温度范围内的高电压应用展示了光明的前景，人们将其称为PIT法继BSCCO带之后的第二代高温超导带，并投入了大量的人力物力进行开发研究。

(4)电影

为了获得高性能的高温超导器件，需要有高质量的薄膜。但是，由于高温超导体是由多种元素(至少四种)组成的化合物，而且高温超导体往往有几种不同的相，另外，高温超导体具有高度的各向异性，这使得制备高质量的高Tc超导薄膜相当困难。尽管如此，经过全世界科学家十年的不懈努力，还是取得了巨大的进步。高质量外延YBCO薄膜的Tc在90K以上，零磁场下77K的临界电流密度Jc超过1×106A/cm2。技术已经基本成熟，一批高温超导薄膜电子器件已经问世。

三、高温超导材料的应用

超导材料具有高载流能力、低能耗的特点，使其广泛应用于能源、交通、医疗、重大科技工程和现代国防等领域。目前已经在两个方面形成了规模化应用。一是重大科技项目，主要是高能物理研究所需的大型粒子加速器，如欧洲正在建造的周长27公里的大型质子对撞机LHC，以及热核聚变反应装置，如ITER和LHD二是核磁共振成像系统MRI，广泛应用于医学诊断，核磁共振波谱仪NMR，具有较高的科学和应用价值。

根据目前HTS导线的发展，已经开始商业化的铋系导线(带)称为第一代导线，而未来可能商业化的Y-Ba-Cu-O涂层导线称为第二代导线。提高高温超导材料的性能和降低成本将是未来的重要课题。从应用的角度来看，超导导线的成本是按每千安米的价格计算的。因此，除了降低原材料和加工成本，提高线材的载流量也会大大降低成本。大部分高温超导应用需要线材的性能——价格10美元/卡？m左右，因为这个价格相当于铜导线在实际应用中的性能价格。1999中，铋-2223条价格已从1998下调至1000美元/卡？m降到300美元，预计五年后成本降到50美元。

令人振奋的是，5438年6月+2000年2月新的高温超导体二硼化镁(一种金属间化合物，TC ~ 40K)的发现，掀起了新一轮的高温超导热潮。现在全世界很多超导研究小组都在夜以继日的研究开发。国内几大超导材料研究机构已经开发出单相二硼化镁超导体，正在深入研究其特性，导线的研发也在同步进行。与氧化物高温超导体相比，二硼化镁具有结构简单、稳定性好、易于生产的特点，更重要的是具有较高的临界电流密度(JC > 105A/cm2)，性价比被认为优于铌钛超导体，因此可以应用在20k的制冷机中。

不需要液氮。据预测，二硼化镁超导体将很快达到实用水平，这预示着另一个全新的超导材料时代可能到来。