1、2.3 超導(dǎo)材料一、超導(dǎo)材料的內(nèi)涵及主要用途二、超導(dǎo)材料的基本性質(zhì)三、超導(dǎo)的基本原理四、典型超導(dǎo)材料的性能特點五、超導(dǎo)材料的典型應(yīng)用2.3 超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料的內(nèi)涵及主要用途超導(dǎo)材料：具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出零電阻以及排斥磁力線的性質(zhì)的材 料。在超導(dǎo)體中流動的電流將持續(xù)不變，沒有有損耗。根據(jù)其呈 現(xiàn)超導(dǎo)溫度的不同（通常以液氮溫度作為分界點）分為低溫超導(dǎo) 材料與高溫超導(dǎo)材料。主要用途：超導(dǎo)電性用于制作磁體（應(yīng)用于電機、高能粒子加速器、受控?zé)岷?反應(yīng)等）、電力電纜、通信電纜和天線等。 完全抗磁性用于制作磁懸浮列車、無摩擦陀螺儀和軸承等。 超導(dǎo)隧道效應(yīng)用于制作一系列精密電磁信號探測元件、用于高速

2、運行的計算機元件。2.3 超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料的基本性質(zhì)零電阻效應(yīng) 1. 臨界溫度Tc 電阻突然消失的溫度被稱為超導(dǎo)體的臨界溫度Tc。 2. 臨界磁場Hc（T） 超導(dǎo)電性可以被外加磁場破壞，對于溫度為T（T120：對稱性較高的立方晶系，屬于順電相，不具有鐵電性。l0T120：四方晶型，其中c軸略有增長，a，b軸略有縮短，c/a1.01。 沿c軸出現(xiàn)自發(fā)極化并呈現(xiàn)鐵電性。l-80T0：正交晶系，自發(fā)極化軸沿011方向。lTTc時為立方順電相， T230時為立方順電相， T230時為正交鐵電相。lPZT性能特點：壓電系數(shù)比BaTiO3大得多，并可通過調(diào)節(jié)Zr/Ti比進(jìn)行調(diào)節(jié)。 溫度穩(wěn)定性高。 可進(jìn)行摻

3、雜改性。2.6 壓電材料典型壓電材料的性能特點復(fù)合鈣鈦礦型三元系統(tǒng)(A,A )(B,B )O3l結(jié)構(gòu)：(A,A )(B,B )O3。l性能特點：由于第三相的引入而使三元系統(tǒng)特性變化很大； 可以通過不同元素的摻雜來改善材料的壓電特性。l常見三元系統(tǒng)：Pb（Mg1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Ni1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Zn1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3 Pb（Mn1/3Nb2/3）O3- PbTiO3- PbZrO3等。2.6 壓電材料典型壓電材料的性能特點新型無鉛壓電材料 西安交通大學(xué)任曉兵博士帶領(lǐng)的研

4、究小組研發(fā)出對環(huán)境無污染的新型無鉛壓電材料鋯鈦酸鋇鈣。研究結(jié)果顯示，鋯鈦酸鋇鈣壓電系數(shù)達(dá)到620 pC/N ，壓電性能首次超過了世界上已使用半個世紀(jì)、但對人體和環(huán)境有害的壓電材料鋯鈦酸鉛。這一成果在物理學(xué)界權(quán)威學(xué)術(shù)刊物物理評論快報（Physical Review Letters）上發(fā)表。專家指出，這一研究成果處于世界領(lǐng)先水平，可能促成長期依賴含鉛壓電材料的工業(yè)界轉(zhuǎn)向無鉛壓電材料。無鉛壓電材料是全球的一個研究熱點，但以往獲得的無鉛壓電材料在壓電性能方面僅為鋯鈦酸鉛的1/10至1/2。2.6 壓電材料壓電材料的典型應(yīng)用原子力顯微鏡 壓電效應(yīng)在分析測試中的使用實例之一就是原子力顯微鏡，使用原理和設(shè)備

5、如右圖。原子力顯微鏡（AFM）是一種納米級高分辨的掃描探針顯微鏡，優(yōu)于光學(xué)衍射極限1000倍。AFM的樣品臺采用PZT壓電材料制成，利用其逆壓電效應(yīng)。通過加不同方向的電場控制樣品臺發(fā)生位移，從而移動樣品進(jìn)行表征。2.6 壓電材料壓電材料的典型應(yīng)用壓電聲吶系統(tǒng) 壓電水聲技術(shù)，利用正、逆壓電效應(yīng)，通過發(fā)射或接收聲波，以達(dá)到水下探測、通信乃至觀察的目的。由于電磁波在水介質(zhì)中的衰減極大，目前已研制出可偵察上百海里以外水下目標(biāo)位置及方向的“壓電水下雷達(dá)”（即聲吶系統(tǒng)）。2.6 壓電材料壓電材料的典型應(yīng)用壓電馬達(dá) 壓電馬達(dá)是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，把電信號加到壓電材料構(gòu)成的定子上，使定子產(chǎn)生一定的機械振動，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動的新型電機。由于定子的振動頻率多數(shù)在超聲頻范圍內(nèi)，因此被又稱