超导材料是一种在一定条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。目前,已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。
超导材料具有两大显著特性,零电阻和迈斯纳效应,此外还具有同位素效应、量子隧道效应等特性,可利用超导体实现诸如无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等,目前超导材料在医疗器械、国防军事、电子通信、电力能源、交通运输等众多领域取得了应用。
超导材料的发展历程:
1911年,荷兰莱顿实验室Karner Ingh Onns首次发现超导现象
1935年,超导电性电动力学理论由伦敦兄弟提出
1950年,巴库斯理论的提出标志着超导理论的正式建立
20世纪70年代,超导列车进入载人试验阶段
1986年,钡镧铜氧化物高温超导被发现,超导温度提高到37K
1987年,锶镧铜氧系超导体出现,超导温度不断提高到140.2K
1991年,日本公司建造核聚变堆用新型超导线圈
1992年,日本建造超导船
1996年,第一条地下高温超导输电电缆由美欧共同制成
2001年,中国制成钇钡铜氧超导薄膜,达到国际先进水平
2008年,日本科学家发现铁基高温超导材料,通过FeAs层取代LaOCuS中CuS层所制备层状化合物LaFeAsO1-xFx体系可以实现26K的超导转变
2013年,国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线开始建设
来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。
1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。
不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。
1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。
在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。
很多人会疑问,为什么半导体被认可需要这么多年呢?主要原因是当时的材料不纯。没有好的材料,很多与材料相关的问题就难以说清楚。如果感兴趣可以读一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中关于半导体的一些说明 。
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