1. 实验负责人：彭刚,聂家财
2. 小组成员：

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• 了解高温超导材料的发展历史：
  1. 超导现象最初是在1911年，由荷兰科学家昂内斯（Heike KamerlinghOnnes）等人发现，汞在极低的温度下，其电阻消失，呈超导状态。
  2. 1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现超导体的完全抗磁性，后人称之为“迈斯纳效应”。
  3. 铜氧化物超导体在实验上是由卡尔•米勒及约翰内斯•贝德诺尔茨首度发现，并获得1987年诺贝尔物理学奖。
  4. 1987年，来自台湾的美国华裔物理学家吴茂昆和朱经武在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。
  5. 1994年，朱经武研究小组创下目前世界上最高临界温度的超导体汞-钡-钙-铜-氧体系（常压下135 K，高压下164 K）。
  6. 2006年，日本东京工业大学细野秀雄教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物LaFeOP ，打破以往普遍认定铁元素不利形成超导迷思。
• 了解高温超导材料的应用，包括：
  1. 强电应用：包括超导发电、输电和储能；
  2. 弱电应用：包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；
  3. 抗磁性应用：主要包括磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。

1. 通过固相反应法制备YBa2Cu3O7-x高温超导材料，掌握高温超导材料的基本制备方法； 2．通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性； 3．掌握液氮低温技术； 4. 掌握基本的电输运测量技术。

1. 基本现象和实验内容：超导现象，超导转变温度（居里温度）：
   1.  （I类）YBa2Cu3O7-x（YBCO）高温超导材料的制备和超导磁悬浮现象演示,采用固相反应法制备YBCO高温超导材料，制备YBCO材料的原料为Y2O3，BaCO3和CuO。场冷（混合态效应）与零场冷（完全抗磁性）；
   2.  （II类）YBCO超导转变温度的测量：测量方法及其原理：四引线直流电阻测量方法;
2. 基本方法及技术：固相反应法，低温技术，四引线法；
3. 设备仪器操作：
   1.  （I类）精密电子天平，马弗炉，循环制冷机或液氮低温容器，直流恒流源，微纳伏表，熔融织构YBCO高温超导盘片，钕铁硼永磁磁块；
   2.  （II类）循环制冷机或液氮低温容器，直流恒流源，微纳伏表；
4. 基本要求：
   1.  （I类）按摩尔比Y:Ba:Cu=1:2:3称量Y2O3，BaCO3和CuO，配比精度优于1%；烧结温度控制在+-0.5K；
   2.  （II类）在80至110K之间，控温精度优于0.5K；获得电阻变化幅度超过2个数量级，给出超导转变起始温度、中点温度、结束温度测量超导转变温度并观察0电阻现象。
   3.  （各类）数据定量分析

1）YBa2Cu3O7-x（YBCO）高温超导材料的制备 采用固相反应法制备YBCO高温超导材料，制备YBCO材料的原料为Y2O3，BaCO3和CuO。 2）YBCO超导转变温度的测量 测量方法及其原理：四引线直流电阻测量方法 3）超导磁悬浮演示 场冷（混合态效应）与零场冷（完全抗磁性） 4）实验技术与设备 基本方法与技术：固相反应法，低温技术，四引线法； 设备仪器：精密电子天平，马弗炉，循环制冷机或液氮低温容器，直流恒流源，微纳伏表，熔融织构YBCO高温超导盘片，钕铁硼永磁磁块。

基本要求： 1）按摩尔比Y:Ba:Cu=1:2:3称量Y2O3，BaCO3和CuO，配比精度优于1%；烧结温度控制在+-0.5K； 2）在80至110K之间，控温精度优于0.5K；获得电阻变化幅度超过2个数量级，给出超导转变起始温度、中点温度、结束温度。

- 实验内容：

1. （I类）超导转变现象及其定量规律；
2. （II类）超导迈斯纳效应及交流磁化率；

- 基本方法及其原理：通过低温测试实验，认识超导体零电阻、完全抗磁性等定量关系 - 基本技术：四引线交流电阻测量技术；交流磁化率测量方法； - 设备仪器操作:

1. （I类）直流恒流源，微纳伏表；
2. （II类）锁相放大器，交流稳流电源

- 提升要求（I类）：

1. 温度范围在80至110K之间，控温精度优于0.1K；
2. 获得电阻变化幅度超过2个数量级：
3. 给出超导转变起始温度、中点温度、结束温度。

- 提升要求（II类）：

1. 获得交流磁化率的转变，并得到超导转变温度；
2. 将磁化率转变温度和电阻转变温度对比，分析差异.

测量方法与技术：四引线交流电阻测量方法、交流磁化率测量方法 设备仪器：锁相放大器，交流稳流电源

基本要求： 1）在80至110K之间，控温精度优于0.1K； 2）获得电阻变化幅度超过2个数量级，给出超导转变起始温度、中点温度、结束温度； 3）获得交流磁化率的转变，并得到超导转变温度。

• 实验内容：
  1. 交流磁化率的实部与虚部分离 ；
• 要求
  1. 交流次级线圈输出电压转换为磁化率的校正；
  2. 讨论磁化率虚部的物理含意；
• 拓展（选）：
  1. 测量不同材料的超导转变温度；
  2. 与科学前沿结合的相关内容(铁基超导体)。

交流磁化率的实部与虚部分离； 基本要求： 1）交流次级线圈输出电压转换为磁化率的校正； 2）讨论磁化率虚部的物理含意。

• 实验内容：
  1. 研究制备过程中不同烧结温度对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度△Tc的影响，优化烧结温度；
  2. 研究制备过程中不同烧结时间对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度△Tc的影响，优化烧结时间。
• 技术：固态反应、高温烧结技术
• 要求：
  1. 给出优化的烧结温度和烧结时间参考值

1）研究制备过程中不同烧结温度对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度△Tc的影响，优化烧结温度。 2）研究制备过程中不同烧结时间对样品的超导转变温度Tc及超导转变宽度△Tc的影响，优化烧结时间。

基本要求： 给出优化的烧结温度和烧结时间参考值。

• 实验设计：
  1. 根据实验设计组织和优化实验方案；
  2. 根据实验要求选择合适的仪器以及仪器测量档位（参数）；
• 分析能力：从观察、分析实验现象及其规律至现象背后的物理过程；
• 团队协作能力

实验设计： 1）根据实验设计组织和优化实验方案； 2）根据实验要求选择合适的仪器以及仪器测量档位（参数）。

分析能力： 1）从观察、分析实验现象及其规律至现象背后的物理过程； 2）团队协作能力。

零电阻、迈斯纳效应、超导相变、量子磁通线、磁通钉扎、二类超导体。

1. 固体物理学
2. 电磁学
3. 热力学
4. 量子力学

1）Josephson效应实验 2）高压超导测量

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01