❶ 超导现象是怎样被发现的
当时,科学家已经能把除了氦气以外的气体全部都变为液态。利用液态氢,已获得-253℃的低温,昂纳斯决心获得更低的温度。但是,要使氦气变成液态,困难还很大。例如在液体氦的温度下,连空气都会变成固体,如果不小心与空气接触,空气便会立刻在液体氦的表面上结成一层坚硬的盖子。不过,昂纳斯是不会被这点困难吓倒的。
低温实验室并不是一个拥有良好环境的地方,实验室里充满了管道,还有隆隆作响的真空泵。因为低温不是一下子就能获得的。必须沿着温度的台阶一步一步向下走,温度越低就越困难。昂纳斯先用液化氯甲烷达到-90℃,用乙烯达到-145℃,用氧气达到-183℃,用氢气达到-253℃。终于在1908年成功地实现了最后一种永久气体——氦气的液化,得到了-269℃的低温。在这以后,他用液氦抽真空的方法,得到-272℃。
这个温度属于超低温,当时世界上只有莱顿大学的低温实验室可以得到这样的低温。昂纳斯和他的同伴在这得天独厚的条件下进行极低温度下的各种现象的研究。他们发现水银、铅、锡一般降温到该物质的特性转变点以下时,电阻会突然消失,变成超导电性物体。这就是说,在一个超导线圈中一旦产生了电流就会周而复始地流下去。因为电阻已经消失,电流不会在流动中衰减。昂纳斯把一个铅制的线圈放在液体氦中,铅圈旁放一块磁铁,突然把磁铁撤走,根据法拉第的电磁感应,铅圈内便产生了感应电流。果然,在低温的条件下,电流不断地沿着铅圈转起来,就像一匹不知疲倦的马一样。
1911年,从莱顿大学低温实验室里终于传出惊人的消息:水银在-269℃的条件下,它的电阻消失了!这种现象物理学称为超导现象。1913年,昂纳斯因为这项重大的发现获诺贝尔奖。
❷ 超导体的发明者是谁
超导体不是发明的,而是发现的。荷兰莱顿大学的物理学家卡末林—昂内斯,1913年诺贝尔奖获得者是超导现象的发现者。
❸ 超导体的发展史
1911年,荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞,当温度下降到4.2K时,水银的电阻完全消失,这种现象称为超导电性,此温度称为临界温度。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的「高温」,其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的,对一般人来说算是极低的温度。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把超导体放在磁场中冷却,则在材料电阻消失的同时,磁感应线将从超导体中排出,不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是突破温度障碍,即寻求高温超导材料。
1973年,发现超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K,这一记录保持了近13年。
1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧钡铜氧化物)具有35K的高温超导性。此后,科学家们几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年,美国贝尔实验室研究的超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。
1987年,美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇-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。1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度提高了近100K。
早在1991年,法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6+δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。
20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体,1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4,其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质,因此这个发现的意义非常重大,缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。
1987年在超导材料的探索中又有新的突破,美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO(钇铋铜氧)。
1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此,人类终于实现了液氮温区超导体的梦想,实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度(77K)以上,因此被称为高温超导体。
1997年,研究人员发现,金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构,它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。
自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。
几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15摄氏度以上的超导电性。
3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15摄氏度的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。
3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15摄氏度,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15摄氏度。
为了证实(超导体)电阻为零,科学家将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=7.2K的空间,利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果发现,环内电流能持续下去,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内的电流一直没有衰减,这说明圆环内的电能没有损失,当温度升到高于Tc时,圆环由超导状态变正常态,材料的电阻骤然增大,感应电流立刻消失,这就是著名的昂尼斯持久电流实验。
❹ 超导体是怎么被发现的呢
超导体的发现颇为不易。一个世纪以来,超导体的研究使4位科学家先后获诺内贝尔奖。在容19世纪,物理学家便已发现纯金属导体的电阻率随着温度的降低而变小。1911年荷兰莱顿大学实验物理学教授卡麦林•昂尼斯发现汞的电阻在接近绝对零度(零下273摄氏度)的低温时急剧下降以至完全消失,他在1913年发表的一篇论文中首次用到“超导电性”一词。由于这一成就,昂内斯获得1913年诺贝尔物理学奖。
❺ 人类什么时候发明出超导体
好像1940左右,
❻ 超导现象是如何被发现的呢
超导现象的发现
自从荷兰物理学家昂尼斯于1911年首次发现超导特性,揭开超导研究的序幕,并预示其具有重要的科学价值和实用价值之后,无数科学家为此付出了毕生精力。继昂尼斯之后,德国麦斯纳等人于1933年发现超导体具有令人惊奇的磁特性,称之为麦斯纳效应。第二次世界大战前后,对超导的研究暂时处于“休眠”状态。直到1957年美国依利诺伊大学的巴丁·库柏和施里弗用量子力学来描述超导体系统状态,才较好地解释了超导现象,人们称之为BCS理论。同年前苏联物理学家阿伯里柯索夫预言,一定存在着具有更好性能的新超导体材料,这些材料即使在很高的磁场中也能实现超导化,磁通线可以穿透材料,但磁通线之间的区域将没有电阻。这一被称之为第1类的超导体材料,为开发商品化的超导磁体提供了理论依据。两年之后,在美国贝尔实验室发现了属第Ⅱ类超导体的一组超导化合物和合金Nb3Sn,它们可以携带高达100A/cm2的极高电流,且在强磁场中仍具超导性,从而使人们对超导磁体和超导强电部件的应用发生浓厚兴趣。1962年,当时是剑桥大学研究生的约瑟夫逊分析了由极薄绝缘层隔开的两个超导体断面处发生的现象,预言超导电流可以穿过绝缘层,并且只要超导电流不超过某一临界值,则电流穿过绝缘层时将不产生电压。并预言,如果有电压的话,则通过绝缘层的电压将产生高频交流电。这一预言于1963年被实验证实的所谓约瑟夫逊效应,已成为超导体的电子学应用的理论基础。迄今为止,物理学家在超导的理论探索方面,已提出了众多模型,但这些模型能否描述和解释超导材料的内在规律,尚待在实验中不断加以检验。
❼ 超导现象是怎样被发现的
最早发现超导现象的是荷兰物理学家卡末林·昂内斯。1911年,超导现象的发现,导致了超导物理学的诞生。由于低温物理学上的重大突破和成功地液化了氦气,昂内斯获得了1913年的诺贝尔物理学奖,昂内斯是第一个因为超导理论的研究而获此殊荣的科学家。 超导革命已经进行了很长时间。超导性在托马斯·爱迪生的时代已经为人所知,所以就其本身而言并不是什么新发现。19世纪末,人们发现了一个奇怪的现象:当温度下降到一定程度的时候,某种金属、合金、化合物的电阻会突然消失,成了一点儿电阻也没有的理想导体,这就是超导状态。具有这种特性的物质,就称为超导体。后来,科学家发现:只要外部的磁场不太强,在超导状态下,磁力线根本不能穿过超导体,也就是说在超导状态下,超导体中的磁力线等于零,科学家称其为“完全抗磁性”。 最早通过降温和加压的方法对气体实现液化的是法拉第,他从1823年开始进行气体的液化实验。从1823年到1845年,除了氢、氧、氦等少数几种气体外,物理学家们对大部分气体实现了液化。1877年法国科学家液化了氧气,1883年奥匈帝国的两位科学家液化了氮气,接着英国科学家液化了氢气。1908年,昂内斯液化了氦气。至此,所有的“永久气体”都实现了液化。昂内斯在实现氦气液化时发现了著名的超导现象。 昂内斯1853年出生在荷兰格罗宁根,20岁获得博士学位,从1882年起担任荷兰莱顿大学的物理学教授和实验室主任。1908年,昂内斯和他的学生成功地液化了氦气,并达到当时地球上所能达到的最低温度-4.2K。1911年,昂内斯和他的学生们选择了最容易提纯的水银作为实验材料,进行了各种低温实验。当温度降低到绝对温标4.2K,也就是摄氏-269度的时候,电阻突然奇怪地消失了!经过反复实验和检验,“超导电性”现象终于被发现了。为了进一步检验这个结果,昂内斯于1914年又设计了一个非常巧妙的实验:用超导体作了一个闭合线圈,并利用磁场在这个线圈中激发出了一个感应电流,想看一看这个电流会不会衰减。实验结果表明:这个超导线圈中的电流在两年中没有一点儿衰减的迹象。 在发现了超导现象、并验证了超导状态下的电阻确实接近零以后,昂内斯认识到:如果利用超导材料绕制一个线圈,因为没有电阻,所以在电流通过时就不会产生任何热量,于是就可以在不消耗能量的情况下获得一个很强的磁场供人们使用。但是,昂内斯的设想并没有很快实现。直到20世纪60年代,科学家们才发现在电流很大、磁场很强的状态下还能保持超导特性的材料,超导的应用才成为可能。 超导物理作为一个有近百年历史的学科,是随着对超导电性的研究、认识不断加深发展起来的,特别是20世纪50年代以来取得了一系列重大突破,引发了今天的高温超导电性机理及超导材料研究的热潮。超导研究成果已在科研、医疗、交通、通信、军事、电力和能源等领域得到了应用。但这还只是序幕,超导研究与应用在21世纪将为人们展现更加绚丽辉煌的前景。 超导应用将对电力输送产生巨大影响。保罗·格兰特在英国《新科学家》周刊2001年10月13日一期发表文章介绍,超导电缆的输电能力是同等尺寸的铜质电缆输电能力的三倍。就在这一年的1月10日,日本青山学院教授秋光纯宣布,他的研究小组发现,金属间化合物二硼化镁具有超导电性,超导转变温度高达39K。二硼化镁很便宜,而且很容易被加工成导线,从而使超导电缆的价格大幅度降低。2001年5月,丹麦开始通过超导电缆向哥本哈根的15万户家庭输送电力。日本东京也正在进行实验。预计美国能源部很快将宣布三项新的超导电缆建设计划以及一个全超导变电站的改造计划。 正如《新科学家》杂志所指出的:超导革命已经启动,而且势不可挡
❽ 最早发现超导现象的科学家是谁
抄最早发现超导现象的科学家是昂内斯
海克·卡末林·昂内斯1853~1926),荷兰物理学家,雅号"绝对零度先生",1911年发现了物体的超导性,低温物理学的奠基人。1913年获得诺贝尔物理学奖, 以表彰他对低温物质特性的研究,特别是这些研究导致液氦的生产。
❾ 超导体的技术及发明
1911年,荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后,人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流,从而产生超强磁场。1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质,当金属处在超导状态时,这一超导体内的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现:锡球过渡到超导态时,锡球周围的磁场突然发生变化,磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了,人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
后来人们还做过这样一个实验:在一个浅平的锡盘中,放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体,然后把温度降低,使锡盘出现超导性,这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,慢慢地飘起,悬空不动。
迈斯纳效应有着重要的意义,它可以用来判别物质是否具有超导性。
为了使超导材料有实用性,人们开始了探索高温超导的历程,从1911年至1986年,超导温度由水银的4.2K提高到23.22K(绝对零度代号为 K = -273.16摄氏度)。86年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K,12月30日,又将这一纪录刷新为40.2K,87年1月升至43K,不久又升至46K和53K,2月15日发现了98K超导体,很快又发现了14℃下存在超导迹象,高温超导体取得了巨大突破,使超导技术走向大规模应用。
超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船,由于这些交通工具将在无摩擦状态下运行,这将大大提高它们的速度和安全性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验,1987年开始,日本开始试运行,但经常出现失效现象,出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航,目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍,但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。
超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗,而利用超导体则可最大限度地降低损耗,但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段,从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展,新超导材料的不断涌现,超导输电的希望能在不久的将来得以实现。
现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态,但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。 1、比尔·李
1911年,荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银,当温度下降到4.2K时发现水银的电阻完全消失,这种现象称为超导电性。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现了这种现象称为之为抗磁性。
超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度,叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,接下来的难关是突破温度障碍,就是寻求高温超导材料。
2、奇异的超导陶瓷
1973年,人们发现了超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K,该记录保持了13年。1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧-钡-铜-氧)具有35K的高温超导性,打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念,引起世界科学界的轰动。此后,科学家们争分夺秒地攻关,几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年底,美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。1987年2月,美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上,液氮的禁区(77K)也奇迹般地被突破了。1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史,乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹!高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。
❿ 最早发现超导现象的科学家叫什么名字
超导材料是具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。超导材料最早是由荷兰物理学家开默林·昂内斯发现的。
有了1.5 K如此低温的物理环境,昂尼斯开始思考关于金属电阻率随温度变化的问题,他个人更倾向于认同杜瓦的观点。于是昂尼斯开始率领团队测试各种材料的低温电阻行为。起初他们选择都是室温下导电极好的金、铂及其合金等,其中铂是室温电阻率最低的单质金属。测量了多个金属材料在低温下电阻后,他们发现结果都是存在一个剩余电阻率,基本上和马西森的预言一致。为了进一步寻找完美金属,昂尼斯选择了金属汞,常温下是液态,通过蒸馏可以得到纯度极高的样品,而且在室温下液体装入测量管道非常方便,然后冷冻到低温自然变成固体。正是昂尼斯这个选择,促使了第一个超导体的发现。