改性BSCCO超导材料的制备及性能研究

摘要

超导材料是指在低温下具有零电阻特性和迈斯纳效应的一类材料。根据临界转变温度的不同，分为低温超导材料和高温超导材料。铜氧化物超导体是很重要的一类高温超导材料，包括YBCO、BSCCO等。本文利用固相烧结法合成了BSCCO块材，并通过掺杂纳米ZnO对超导材料进行改性，研究了掺杂．ZnO对超导材料结构和性能的影响。本论文创新和有价值的工作涉及以下几个方面： 1．通过固相烧结法制备了(Bi，Pb)-2223超导材料。按化学计量比称取的原料在845℃预烧三次后压片，最后在同样温度下保温10小时即得到超导性能良好的超导体块材。利用XRD、HRSEM对样品进行了表征，证明样品中的超导相已经完全形成；根据“四引线法”原理设计并搭建了两代高温超导测试系统，测试了样品的临界转变温度(T<,c>)，并讨论了烧结时间和烧结温度对超导体性能的影响。 2．比较了不同掺杂方法对超导体结构以及性能的影响。通过不同方法分别制备了纳米ZnO颗粒掺杂、自制ZnO粉末掺杂和ZnO纳米复合掺杂的样品，掺杂量均为1(wt)﹪。临界转变温度(T<,c>)以及HRSEM结果表明，超导材料的制备工艺必须随掺杂方法的改变而调整，同时掺杂方法对样品的超导性能和ZnO的排布都有很大影响。 3．利用纳米复合掺杂的方法制备了掺杂ZnO的BSCCO超导材料，并考察了各个因素对样品制备条件以及超导体结构和性能的影响。通过调整制备工艺，在不同温度经过长时间烧结，分别制备了ZnO掺杂量为0.5﹪，1﹪，2﹪的超导体块材。测试结果表明，掺杂样品中仍然有Bi2223相形成，随着掺杂量的增加，样品电阻随温度的变化率减小；纳米量级的ZnO颗粒在超导体表面和内部均匀排布，并未出现团聚现象。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

第二章超导材料概论

2.1超导材料的产生

2.2超导材料的性质

2.2.1基本性质

2.3超导理论的发展

2.3.1低温超导的理论机制

2.3.2高温超导的理论机制

2.4几种典型的超导材料

2.4.1高温超导

2.4.2 MgB2系列超导材料

2.4.3有机超导材料

2.4.4钴氧化物

2.5超导材料的应用及展望

2.5.1超导量子干涉计(SQUID)

2.5.2超导计算机

2.5.3超导电磁推进和磁悬浮装置

2.5.4超导磁能存储(SMES)

2.5.5核聚变反应堆“磁封闭体”

2.5.6高温超导薄膜

2.5.7超导输电线路

2.5.8超导天线

2.6本章小结

第三章BSCCO超导材料的制备

3.1引言

3.1.1 BSCCO超导材料基本性质

3.1.2 BSCCO超导材料的应用

3.1.3 BSCCO超导材料的制备方法

3.2实验部分

3.2.1试剂与原料

3.2.2实验设备

3.2.3(Bi，Pb)-2223超导体的制备

3.3样品性能测试

3.3.1临界转变温度(Tc)测量

3.3.2 XRD分析及磁悬浮力测试

3.4结果与讨论

3.4.1 XRD分析

3.4.2临界转变温度(Tc)测试

3.4.3样品表面SEM

3.4.4磁悬浮力测试

3.5影响因素分析

3.5.1烧结温度的影响

3.5.2升温速率的影响

3.5.3预烧次数的影响

3.6本章小结

第四章BSCCO超导体中均匀排布ZnO缺陷的纳米复合制备

4.1引言

4.2.实验部分

4.2.1试剂与原料

4.2.2实验设备

4.2.3 (Bi，Pb)-2223超导体的制备

4.2.4 ZnO纳米溶胶体系的制备

4.2.5掺杂样品的制备

4.3结果与讨论

4.3.1样品XRD分析

4.3.2超导体临界温度转变曲线

4.3.3样品SEM分析

4.4本章小结

第五章全文总结

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致 谢