[科普中國(guó)]-鉍系氧化物超導(dǎo)陶瓷

鉍系氧化物超導(dǎo)陶瓷是指一種含鉍的銅基氧化物超導(dǎo)陶瓷。超導(dǎo)陶瓷是一類在臨界溫度時(shí)電阻為零的陶瓷，它對(duì)今后信息革命、能源利用以及交通起重要作用。

簡(jiǎn)介鉍系氧化物超導(dǎo)陶瓷是指一種含鉍的銅基氧化物超導(dǎo)陶瓷。

種類鉍系氧化物超導(dǎo)陶瓷主要有三類：Bi2Sr2CuO8、Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O8，其臨界溫度分別為10K，85K和110K。

特性其晶體結(jié)構(gòu)中，CuO4層被堿土金屬(Sr,Ca)離子-氧離子層和Bi2O3層分開，形成層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的一種變體。Bi系超導(dǎo)體為第二類超導(dǎo)體，存在兩個(gè)臨界場(chǎng)Hc1、Hc2。

特點(diǎn)Bi系超導(dǎo)體具有相干長(zhǎng)度短、各向異性較高的特點(diǎn)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的二維系統(tǒng)特性。對(duì)于Bi2Sr2CaCu2O8相，在正常態(tài)下的直流電阻率pcb/Pab=6~9×10?、相干長(zhǎng)度=2.7~3.9nm，穿透深度λab=270~300nm。合成Bi系氧化物超導(dǎo)材料時(shí)往往同時(shí)含有上述三類結(jié)晶相，制備純高溫相有困難1。

超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷是一類在臨界溫度時(shí)電阻為零的陶瓷，它對(duì)今后信息革命、能源利用以及交通起重要作用。1986 年IBM 公司報(bào)道發(fā)現(xiàn)了Ba-La-Cu-O鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物具有高溫超導(dǎo)性后，超導(dǎo)材料的研究就成為材料和化學(xué)界研究的重點(diǎn)之一，并且發(fā)現(xiàn)制備出一系列的高溫超導(dǎo)陶瓷材料。

用途1、 在電力系統(tǒng)方面，可以用于輸配電。由于電阻為零，所以完全沒(méi)有能量損耗，而這種能量損耗通常達(dá)到20%?？梢灾圃斐瑢?dǎo)線圈，由于可形成永久電流，所以可以長(zhǎng)期無(wú)損耗地貯存能量。

2、 在交通運(yùn)輸方面，可以制造磁懸浮高速列車。可以制成電磁推進(jìn)裝置用于船舶和空間飛行器的推進(jìn)。磁懸浮高速列車是利用列車內(nèi)超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電流之間的交互作用產(chǎn)生向上的浮力，列車高速而無(wú)噪聲。我國(guó)上海、成都、大連都已建成磁懸浮列車，表明我國(guó)在超導(dǎo)磁懸浮的研究應(yīng)用方面處于世界先進(jìn)行列。

3、利用超導(dǎo)陶瓷的約瑟夫遜效應(yīng)可望制成超小型、超高性能的第五代計(jì)算機(jī)。所謂約瑟夫遜效應(yīng)是指被真空或絕緣介質(zhì)層（約厚10nm）隔開的兩個(gè)超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生超導(dǎo)電子隧道的效應(yīng)。約瑟夫遜隧道結(jié)開關(guān)時(shí)間為10－12s，超高速開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的熱量?jī)H為10－6W，消耗功率少。這種器件的運(yùn)算速度比硅晶體管快50倍，產(chǎn)生的熱量?jī)H為其1/1000以下，所以能高度集成化，許多國(guó)家都在研制。

4、 利用其抗磁性，在環(huán)保方面可以進(jìn)行廢水凈化和去除毒物；在醫(yī)藥方面可以從血漿中分離血紅細(xì)胞并正在研究抑制和殺死癌細(xì)胞；在高能物理方面利用其磁場(chǎng)加速高能粒子等。

5、用于電子陶瓷2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黃倫先 - 副教授 - 西南大學(xué)