La route n'est pas sa politique, la nourriture est pas le meilleur matériel, Honking et non par son sens, l'application de la politique et temporaire, a déclaré: « Il n'y a pas de cheval! »
- (Don) Han Yu, "Ma a dit."
Tout au long des âges, le nombre de ceux qui ne donnent pas tous les gens talentueux, arrogants ont une pièce d'une douzaine. Poète Li Bai aimait boire sans motif, et les amis se sont bien amusés à fond, comptent sur leur propre talent, depuis que les inquiétudes au sujet des emplois et des revenus, connu sous le nom « Je suis né avec, fille éclairci à nouveau. » Mais même talent naturel, que nous pouvons tirer le meilleur parti, mais il est toujours une question. Vous pouvez passer un thé tranquillement sous les vignes, profiter de la nature, en attendant que quelqu'un reconnaisse le talent, il peut aussi prendre l'initiative de chercher des terres Shicai. Mais, le plus souvent, il ne sert pas, seulement différent, même talentueux ne veut pas dire ce qui est utile (Figure 1).
Figure 1 portrait Yezhi Min "homme inutile" (cité blog.sina.com.cn)
Découverte de matériaux supraconducteurs à haute température oxyde de cuivre, en particulier percées supraconductivité à température de l'azote liquide, le progrès est sans aucun doute l'un des plus années passionnantes de la recherche sur la supraconductivité. Les scientifiques Après plusieurs années d'efforts et a trouvé une grande quantité de matériaux supraconducteurs à haute température oxyde de cuivre. Classification selon les éléments constitutifs, on peut se fonder Hg, à base de Bi, sur la base de Tl, à base de Y, La-fondé et analogues; classification en fonction du type de support, le principal et le sous-type d'électrons de deux trous d'oxyde de cuivre supraconducteur, en fonction de la configuration globale contenant du Cu N ° de surface -O distinguer, peut être divisée en couche simple, double, triple et infini. Dans chacune des séries suivantes, et la structure cristalline peut être divisée, par exemple des lignes de Hg comprennent Hg-1234 (HgBa2Ca3Cu4O10 + , 125 K); Hg-1223 (HgBa2Ca2Cu3O8 + , 134 K); Hg-1201 (HgBa2CuO4 + , 95 K) et similaires, série Bis comprenant Bi-2201 (Bi2Sr2-xLaxCuO6 + , 35 K); Bi-2212 (Bi2Sr2CaCu2O8 + , 91 K); Bi-2223 (Bi2Sr2Ca2Cu3O10 + , 110 K) et similaires, le système Tl comprenant similaire Hg, et la structure à base de Bi-Tl-2201 (Tl2Ba2CuO6 + , 95 K); Tl-2212 (Tl2Ba2CaCu2O6 + , 118K); Tl-2223 (Tl2Ba2Ca2Cu3O10 + , 128 K); Tl-1234 (TlBa2Ca3Cu4O11 + , 112 K); Tl-1223 (TlBa2Ca2Cu3O9 + , 120 K); Tl-1212 (TlBa2CaCu2O7 + , 103 K) et similaires, Y sur la base, y compris Y-123 (YBa2Cu3O7-, 94 K) et Y-124 (YBa2Cu4O7 + , 82 K) de deux types, le système comprenant la LASR-214 (La2-xSrxCuO4,40 K) et le BAAP-214 (La2-xBaxCuO4, 30 K) sont deux, en plus de Ca1-xSrxCuO2 (110 K), Nd2- xCexCuO4- (30 K), Pr1-xLaCexCuO4- (24 K), Ca2Na2Cu2O4Cl2 (49 K) et similaires. Ainsi, la famille supraconducteur d'oxyde de cuivre est très vaste et complexe, dans lequel il y a beaucoup de la température critique supérieure à la température de l'azote liquide. Tout au long de la structure de la famille de supraconducteur à base d'oxyde de cuivre, plusieurs lois peut être conclu: (1) tous les membres contenant plan Cu-O, et certains peuvent contenir des motifs structuraux dans au moins deux du plan Cu-O, (2) sauf pour un petit système peut être remplacé par un élément de dopage est réglée en dehors de la concentration de porteurs, la concentration de porteurs de la teneur en oxygène de la plupart de la matière est déterminée; matériau de structure plus complexe (3), en général, plus la température critique, mais aussi la difficile à synthétiser. Autrement dit, la condition de haute température supraconducteur plan Cu-O qui présente une concentration appropriée d'oxygène, et d'autres structures complexes (fig. 2). Il semble la plupart du matériau supraconducteur d'oxyde de cuivre peuvent être synthétisés par frittage d'un mélange d'oxydes, mais de bonnes propriétés supraconductrices à obtenir, une température critique élevée de matériau supraconducteur à haute température, n'est pas facile.
La figure 2 d'une structure commune de la température élevée de l'oxyde de cuivre supraconductrice matériau et la surface de l'oxyde de cuivre (cité www.pnas.org)
Comme dit le proverbe: Maxima verticale souvent, alors les chevaux ne souvent pas aussi mort parallèle entre les écuries, pour ne pas dire des milliers de miles aussi. Maxima hey, il est difficile à trouver, ne peut pas tirer profit, ne videz pas soupirer chevaux disponibles!
Position face au matériau supraconducteur d'oxyde de cuivre, qui semble doué, les limites des rencontres de matière solide. De la matière elle-même, une partie du matériau céramique d'oxyde de cuivre, sont intrinsèquement fragile. Tels que base de Bi, système Tl, matériau à base de mercure, etc., ils ont tendance à avoir une forte anisotropie, couche de matériau presque deux dimensions, la feuille déchirée très facilement, il peut être isolé à l'aide d'une lame, tout en balayant, est très fragile, peu pression dans un tas de débris. Ainsi, la surface supérieure de l'oxyde de cuivre est propre et lisse beau matériau monocristallin, sur les propriétés mécaniques est très fragile (fig. 3). Si elle est faite d'un matériau supraconducteur d'oxyde de cuivre du fil supraconducteur ou d'une bande, un regard vers le bas dans le microscope, vous trouverez la présence de nombreux petits morceaux empilés ensemble croquante, bifurqué ou de nombreuses fissures présentes dans le matériau parmi réduit également considérablement les propriétés mécaniques globales (figure 4). De plus dans de nombreux cas, la température critique dépend de la concentration d'oxygène dans l'oxyde de cuivre, et de contrôler la concentration d'oxygène nécessaire pour mettre en oeuvre un tel traitement de recuit à température élevée par de nombreux moyens complexes, de manière à obtenir un fil supraconducteur uniforme dans un supraconducteur répartition de la température, la difficulté technique est très grande. Et l'anisotropie de l'oxyde de cuivre, reflète également en particulier dans la supraconductivité elle-même, à savoir, dans le même environnement de champ magnétique, le long de la surface intérieure du supraconducteur Cu-O et la différence verticale dans le plan Cu-O est très grande . Etant donné que le câble supraconducteur est souvent utilisé dans la préparation d'échantillons de poudre polycristallin, l'orientation du plan Cu-O sont désorganisées, ce qui signifie que chaque petits grains supraconducteurs « limite inférieure » déterminera la valeur limite du champ magnétique externe, le résultat est tout le monde les normes minimales aillent. Bonne supraconductivité à température élevée, mais ne laissez pas les gens font un bon usage!
Figure 3 Bi2201 photos monocristallines
4 les fils supraconducteurs à haute température de l'oxyde de cuivre et la microstructure de la bande de la Fig. (Cité nationalmaglab.org)
applications est difficile HTS, non seulement dans ses défauts mécaniques naturels et des propriétés mécaniques, mais aussi compliquée dans ses propriétés physiques. Dans cette série, le dixième chapitre, « dévié habilement la question, » nous avons introduit le supraconducteur peut être divisé en deux types: Type I et Type II de superconducteurs. Ce dernier a deux domaines critiques: le champ critique inférieur et supérieur champ critique. Une fois que le champ magnétique externe que le champ critique du supraconducteur passe en mode hybride, qui sera complètement détruit diamagnétisme, les lignes de flux magnétiques partiellement à l'intérieur du supraconducteur, sous la forme de quantum de flux. A cela reste à effet zéro résistance, que renforcer encore au-dessus du champ magnétique critique sur le terrain, sera complètement détruit zéro phénomène de résistance, il est devenu la résistance à l'état normal. Faire converger un amas de quantum de flux intégré un flux de tourbillon, ou de la forme quadrangulaire un arrangement réseau triangulaire périodique, non seulement prédit théoriquement, les expériences effectivement observés (fig. 5). Flux vortex est en fait un groupe de paires d'électrons supraconducteurs forment un courant annulaire causé, qui est très simple phénomène d'induction électromagnétique. Flux centre du tourbillon, également connu sous le flux de base, l'état normal est complètement région supraconductrice. limite de flux de vortex est formé sur le flux d'électrons, à condition que le matériau est électriquement chemin conducteur ne sont pas couvertes par le rouleau de flux magnétique, le défilement peut encore appuyer sur la périphérie d'une conductivité électronique supraconducteur pour parvenir sans entrave. Strictement parlant, un état mélangé dans la zone du réseau de vortex est formé, en fait, la destruction partielle de la supraconductivité, à savoir une zone partielle ne soit pas un matériau supraconducteur (fig. 6).
La figure 5 la figure défilement virtuel de flux (en haut) avec la valeur mesurée (en bas) (cité www.sciencedaily.com et images.iop.org)
La figure 6 vortex de flux pénétrant dans l'échantillon local supraconductivité de détruit (cité www.sciencedaily.com)
Application à des problèmes physiques de la température élevée de l'oxyde de cuivre matériau supraconducteur est qu'ils souvent extrême supraconducteur de type II, le flux magnétique qui est la région de l'état mixte où le vortex est très grande, la plus faible champ critique est très faible, et une grande zone supérieure critique (Fig. 7). Surtout dans les applications à haute puissance de la supraconductivité, la plupart des cas, dans l'environnement de champ magnétique est inévitable, conduit à la nécessité de renforcer le courant à l'état soigneusement mélangés. compréhension claire de la nature du flux magnétique dans le tourbillon de matériau supraconducteur à haute température, il est essentiel pour une application forte de l'électricité. En général, le diamètre de l'âme du flux magnétique correspondant à la longueur de cohérence des paires d'électrons supraconducteurs, le noyau supraconducteur à partir correspond la région périphérique et la profondeur de pénétration du champ magnétique. Avec l'augmentation de champ magnétique, les tourbillons de flux magnétique de diamètre augmentera, le nombre sera de plus en plus, jusqu'à ce qu'il atteigne le champ critique, l'ensemble supraconductrice est recouvert par le tourbillon de flux, tous les domaines sont devenus flux l'état de base, les supraconducteurs retourne à l'état normal (Fig. 8). Mais pour cuprates superconducteurs, est loin d'être simple. le flux de tourbillon à l'intérieur du matériau formera différents états: solide flux, le flux liquide, le flux magnétique vitreux similaires. flux magnétiques de faible champ sont généralement solides répartition uniforme des lignes de flux magnétique à l'intérieur du supraconducteur, formant un réseau fixe commandé. Habituellement flux liquide, flux non seulement foisonnent à proximité du champ critique, mais aussi libre de « flux ». état intermédiaire peut être flux vitreux, à savoir le tourbillon de flux est gelé à une certaine température, mais appartient à un état métastable, exercera une fois réchauffé. Est plus complexe, en plus d'une variété d'état complexe de flux de vortex solide, liquide, vitreux comme, il y aura diverses formes de son propre mouvement saut, fluage, débit, etc., selon que le matériau présente interne et impuretés suffisantes défaut de pouvoir défiler flux « épinglé » à vivre. Etant donné que les oxydes de cuivre supraconducteurs est la classe II vortex de flux laminaire mécanisme épinglage est très complexe, différente de la force de fixation et de l'anisotropie du flux magnétique même vortex cylindrique sera en divers Cu se tord traction, forme « Twisted » ou « gâteau » est formée entre la couche -O flux. Flux de telles structures complexes, le modèle de déplacement et de distribution conduisent inévitablement à l'instabilité de l'état du système. De plus, le flux magnétique se produit une fois en mouvement, consomme peu d'énergie, causer un grand impact sur l'utilisation de la supraconductivité. mouvement de flux de sorte que le seuil d'énergie est pas élevé, juste un peu l'application d'un gradient de température, la dérive de vortex de flux se produit, la polarité de la tension peut être formée même dans un environnement de champ magnétique, connu sous le nom « d'effet Nernst. » A l'inverse, si le courant est appliqué un champ magnétique externe, la dérive due au gradient de température de flux vortex sera appelé « effet Ertingen Stockhausen » (fig. 9). Ces deux types d'effets peuvent également se produire dans le métal classique dans les systèmes électroniques, mais sous la forme d'état mixte du flux de téléchargement de superconducteurs est juste le tourbillon de flux. En résumé, la cinétique de flux magnétique cuprates matériau supraconducteur à haute température est très complexe et étroitement liée aux processus et mécanismes spécifiques du matériau lui-même des impuretés, des défauts et d'autres propriétés cristallines. Dans ce cas, afin de parfaire l'utilisation des propriétés supraconductrices de sa « haute température », il y a un énorme défi.
7 du diagramme de phase du flux d'oxyde de cuivre (extrait de à www.nature.com)
8 (prise de jilawww.colorado.edu) Vortex flux haute température matériau supraconducteur sur la Fig.
Figure 9 flux effet vortex Nernst et l'effet Ertingen Stockhausen (Photo par Wang Ya-yu, l'Université de Tsinghua)
Cependant, les physiciens n'ont pas abandonné. Après tout, la Maxima est un cheval, n'a pas joué à leurs talents, sans doute ne pas regarder attentivement le manuel d'instructions. Pour superconducteurs pratiques température de haute, les scientifiques ont découvert une variété de techniques pour surmonter les difficultés, ou pour réaliser fil et bande haute performance HTS. lourd tribut payé est, par exemple, dans la deuxième génération afin fil HTS pour surmonter les problèmes de haute température matériau supraconducteur, forcé d'utiliser une structure sandwich lourd (fig. 10). Tout d'abord, un métal en bande de base nécessaire, revêtu d'une couche en tant que couche d'oxyde formant tampon et une couche HTS épitaxiale revêtue d'une gaine métallique d'argent à l'ensemble en même temps, puis l'ensemble de la bande de cuivre en direct protégé, une telle structure multicouche, besoin d'atteindre une épaisseur totale de l'ordre de 0,1 mm, il est pas facile! HTS bandes ainsi traitées, et présente les performances du brin supraconducteur conventionnel, un alliage de métal (tel qu'un fil de Nb-Ti) est tout à fait! Cependant, la bande de base en métal, portefeuilles manchon, une couche protectrice de cuivre est grandement augmenter le coût de la (relativement parlant, le coût de la couche de matériau supraconducteur à haute température de l'oxyde de cuivre est pratiquement négligeable), apportant une nouvelle demande pour l'échelle finale problème. circuit fort et la façon d'élargir l'application des matériaux supraconducteurs à haute température, mais aussi aider à de nouvelles idées, de nouvelles technologies, de nouvelles méthodes, l'avenir est encore la peine d'attendre!
structure multicouche figure 10 et la figure ruban HTS physique (cité www.quora.com)
Supraconductrice série « petit temps »:
Sélectionné ici « physique » 20178
