超导体是怎样的材料?

如题所述

超导体是一种在低温下表现出零电阻和完全磁场抗拒性的材料。当超导体处于超导态时,电流可以在其中无阻尼地流动,并且对磁场具有排斥效应。

超导体的特性可以归因于一种称为超导性的量子现象,即库珀对的形成。在超导体中,由于电子的凝聚态行为,电子以库珀对的形式相互耦合,从而克服了与普通导体中原子晶格振动相互作用导致的电阻。

超导体的关键特点包括:

1. 零电阻:超导体在超导态下不存在电阻,电流可以在其中无损失地流动,这使其具有高电导性能。

2. 磁场抗拒:当磁场进入超导体时,超导体产生反向的磁场,导致对外部磁场的抗拒。这种现象被称为磁场抗拒性,使得超导体可以完全抵抗外部磁场的穿透。

3. 零温度要求:大多数材料只有在低温下才能实现超导性。不同的超导体材料具有不同的临界温度,即超导转变温度,其中可能有些只需接近绝对零度或低于室温的温度。

目前已经发现了多种类型的超导体,包括经典超导体(如铅、铝等)和高温超导体(如铜氧化物复合物)。高温超导体是指具有较高临界温度的超导材料,其超导特性在液氮温度(77K,-196°C)以下就可观察到,相对于经典超导体的低温要求,更易于实际应用。超导体在电力传输、磁共振成像、场效应晶体管等领域具有广泛的应用潜力。

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第1个回答  2023-08-15

超导体分第一类(又称Pippard超导体或软超导体)和第二类(又称London 超导体或硬超导体)两种。在已发现的超导元素中只有钒、铌和锝属第二类超导体,其他元素均为第一类超导体,但大多数超导合金则属于第二类超导体。第一类超导体只存在一个临界磁场Hc,当外磁场H<Hc时,呈现完全抗磁性,体内磁感应强度为零。第二类超导体具有两个临界磁场,分别用HC1(下临界磁场)和HC2(上临界磁场)表示。当外磁场H<HC1时,具有完全抗磁性,体内磁感应强度处处为零。外磁场满足HC1&lt;H&lt;HC2时,超导态和正常态同时并存,磁力线通过体内正常态区域,称为混合态或涡旋态。外磁场H增加时,超导态区域缩小,正常态区域扩大,H≥HC2时,超导体全部变为正常态。