铁基超导实验研究与中国超导研究展望

超导是电子在固体物质中发生的一类神奇的量子凝聚现象,具有丰富的量子力学内涵和重要的应用前景.超导体表现出零电阻、完全抗磁性、宏观量子相干等奇异特性,可广泛用于能源、信息、交通、医疗、国防、重大科学工程等方面.回顾了铁基超导体发现历程,以及中国科学家在其中扮演的重要角色.铁基超导的发现是中国超导基础研究的重要转折点,不仅...     

铁基超导材料研究进展

铁基超导体(iron-based superconductors)被认为是继铜基超导材料后的第二类高温超导家族,具有丰富的物理特性和广阔的应用前景,同时也为探究高温超导机制提供了全新的平台.利用33篇文献综述了几种典型的铁基超导体研究现状,同时简述了近期铁基超导体研究领域取得的一些进展,最后对其应用前景进行了展望.     

Hastelloyc—275上激光沉积YBCO超导线材

室温下应用Ａｒ＾＋离子源辅助准分子脉冲激光沉积取向的ＹＳＺ过渡层薄腊地ＮｉＣｒ合金基底上；基底加温至７５０℃，用分子脉冲激光高温超导薄膜于ＹＳＺ／ＮｉＣｒ上，并切割一材，实验结果表明：ＹＢＣＯ超导线材不但为ｃ－轴取向的，同时为在ａ－ｂ平面内织构的，其临界温度Ｔｃ≥９０Ｋ，临界电流密度Ｊｃ≥１×１０＾６Ａ／ｃｍ＾２（７７Ｋ，０Ｔ）。     

铁基超导体隧道结的构筑和约瑟夫森效应研究

作为超导体中最重要的物理特性之一,约瑟夫森效应不但是超导电子学应用的基础,同时也在基础研究中有着重要的价值.本文针对铁基超导的两个体系:KCa₂Fe₄As₄F₂和FeSe_0.5Te_0.5,开展了约瑟夫森效应研究.利用导电层-绝缘层-导电层交替堆叠的结构特点及其导致的强各向异性,对KCa₂Fe₄As₄F₂单晶c方向的电输运行为进行了探究.通过微纳加工等手段,成功降低了样品的尺寸和临界电流,从而大大减小了热效应对测量的影响,最终通过基于超导电子隧穿的A-B方程拟合临界电流随温度的变化行为获得了超导能隙方面的信息,并且观察到了临界电流随面内磁场周期性振荡的超导量子衍射行为,证明了该体系中本征约瑟夫森效应的存在.另外,利用机械剥离的方式制备了超薄FeSe_0.5Te_0.5单晶的约瑟夫森隧道结,并获得了其临界电流随温度和磁场的变化行为.分...     

超导电力技术

超导技术在电力领域的应用研究已受到广泛关注。一些示范样机,诸如超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验。本文综述了超导技术在电力应用方面的研究进展,并对今后的发展前景进行了简要分析。     

铁基粉末触媒合成金刚石

本文利用六种铁基粉末触媒（FeNiNa,n=0,1,2,3,d,5X。代表Fe在触媒中的含量,Xn〉xn-1）在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成实验,研究了高温高压条件下（～6GPa,～1600℃）,铁基粉末触媒随铁含量的改变,石墨碳—铁基触媒体系合成金刚石条件的变化规律以及金刚石单晶的生长特性,利用穆斯堡尔谱对金刚石中铁元素形成的包裹体进行了检测．结果表明,随着铁基粉末触媒中铁含量的增加,合成金刚石的压力和温度条件逐渐增高,金刚石生长的“V形区”上移,同时得出了铁基粉末触媒适合高温区（110）和（111）面生长以及金刚石中铁元素以FeNi和FeyC形式存在的结论．     

准一维Mn基超导材料研究进展

探索新的高温超导材料与揭示非常规超导机理一直是凝聚态物理研究的重点.除了铜氧化物超导体和铁基超导体这两大家族之外,其他过渡金属基非传统超导材料相对较少,其中锰基超导材料尤其稀少.晶格维度的降低通常会抑制磁有序并增强自旋涨落,可以以此为思路探索新的锰基超导体.近年来,一个新的准一维锰基材料家族AMn₆Bi₅(A=Na, K, Rb和Cs)被发现.其中, AMn₆Bi₅(A=K, Rb和Cs)在高压下表现出非常规超导电性,加深了人们对于非常规超导与反铁磁关联的认识.     

铁基超导材料FeTe0.5Se0.5的第一性原理研究

采用第一性原理计算了FeTe0.5Se0.5在两种不同结构模型下的电子结构、晶格动力学以及电声子相互作用.结果表明:用两种结构模型计算得到的电子结构大致相同,费米面附近的态密度主要来自Fe d电子的贡献.对两种模型我们根据不可约表示分析了Γ点的光学模频率,并给出了声子谱及声子态密度.用模型1和模型2计算得到的电声子耦合常数λ分别为0.20和0.22,都非常弱,无法解释实验上较高的超导转变温度.因此,超导材料FeTe0.5Se0.5和其他的铁基超导材料一样,都不属于常规的电声子耦合超导材料.     

铁基超导体的单晶生长及磁通动力学研究进展

铁基超导体具有上临界场高、临界电流密度大且各向异性小等优点,在超导强场磁体、可控核聚变、粒子加速器等国计民生领域具有重要的应用前景.对铁基超导体磁通动力学的研究,一方面可以进一步加深对磁通物理学的认知,同时也可为设计制造性能优异的铁基超导材料提供技术支持.本文首先简要介绍了典型铁基超导单晶材料的合成技术,包括熔融法、助熔剂法、化学气相输运法、热液法等;然后分别从铁基超导体的磁通及磁通晶格结构、磁通钉扎及磁通动力学等方面简要总结了相关研究进展.     

铁基粉末的恒流电致快速烧结

采用恒流电致烧结方法对铁基混合粉末进行了快速烧结,通过对不同通电时间烧结样品的显微组织、断口形貌进行分析,并对其电阻、密度及各项机械性能进行测试,研究了粉末的电致烧结行为.结果表明：在较低的测量温度下,粉末中出现了烧结颈,并发生了铁-碳的互扩散,且颗粒界面有局部熔化的迹象,证实电致烧结初期在颗粒接触区域存在局部高温;随着烧结过程的进行,烧结体的密度、横向断裂强度和显微维氏硬度均呈上升趋势,电阻则逐渐降低.     

122型铁基高温超导体的研究进展

零电阻和迈斯纳效应使超导材料在许多领域都发挥着重要作用,因此超导电性100年来一直是研究的热点。本文系统总结了122型铁基超导体的研究状况,包括用化学掺杂和化学压力等不同方法获得的超导材料。此外,也总结了铁基超导线材和带材的制备,简短的介绍了目前的工艺和对未来的展望。     

高温超导陶瓷临界电流密度J_c的自动测试

本文讨论了YBaCuO高温陶瓷超导体临界电流密度J_c的定义,对不同种类的高温陶瓷超导体的V-A特性及J_c进行了测量。文中讨论了横向磁场对J_c的影响。     

铁基超导体中间隙铁杂质诱导的隙内束缚态

基于两轨道四带紧束缚模型,用T矩阵方法研究铁基超导体中间隙铁杂质诱导的隙内束缚态.研究表明,间隙铁杂质点和最近邻铁点上的局域态密度有很强的隙内共振峰,并且随着参数t和ΔI的变化而发生明显的改变.共振峰位置和高度仅取决于间隙铁和最近邻铁之间的跃迁参数t和配对参数ΔI.此类隙内束缚态可以通过扫描隧穿实验直接观察到.     

铁基粉末的流动温压行为

为探讨流动温压工艺对铁基粉末成形的效果,采用自行设计的流动温压测试系统,研究了雾化铁粉与细羰基铁粉的混合粉末的流动温压行为.研究显示:与常温压制相比,流动温压过程中的侧压力随横向距离的增加下降趋势更为缓慢,特别是在常规粉末成形压力600～700MPa下具有比常温压制更高的侧压系数,即在相同位置处具有更高的侧压力和致密度;以聚乙二醇(PEG)作为铁粉的粘结剂时,最佳压制温度、压制速度分别为62℃、240mm/min,适宜的PEG含量为2%～3%;在流动温压条件下,粘结剂将金属粉末包覆并粘结在一起,改善了金属粉末的填充能力,并提高了润滑膜的承载能力,从而改善了粉末的压力传递效果,可成形形状较为复杂且具有较高致密度的粉末冶金零件.     

发现新的铁基超导材料

<正>中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室教授陈仙辉研究组发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物(Li0.8Fe0.2)OHFe Se,其超导转变温度高达40 K(零下233.15摄氏度)以上,并确定了该新材料的晶体结构。相关成果在线发表在12月15日的《自然-材料》上。铁基高温超导体是目前凝聚态物理领域的研究热点,铁硒(Fe Se)类超导体以其诸多独特的性质被认为是研究铁基超导机理的理想材料体系。尤其是近期报道的生长于钛酸锶衬底上的铁硒单层薄膜的零电阻转变温度高达100K以上,更加激起了科学家们的浓厚兴趣。     

YBa_2Cu_3O_x体材料在液氮温区的临界电流密度J_c

以定向反应合成的 YBa_2Cu_3O_x 为原料,用加大成型压力——高温熔化——三段热处理工艺,可将 YBa_2Cu_3O_x 体材料的 J_c 提高到 713 A/cm~2(78 K);讨论了晶粒间界的空隙,微区化学组成不均匀性,高温熔化及凝固过程对 J_c的影响。结果表明,采用较大压力成型,高温熔化工艺,提高碳酸盐分解率,有助于提高临界电流密度J_c。     

铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展

铁基非晶合金的耐腐蚀性能对其在功能及结构材料领域的应用具有重要的工程意义。本文总结了微合金化元素添加、结构弛豫、纳米晶化、自由体积等对铁基非晶耐腐蚀性能的影响,对近年来铁基非晶耐腐蚀性能及其机理的研究进展进行了简要的介绍。     

铁基氧电极催化剂研究进展

燃料电池是一种通过化学反应将燃料所具有的化学能直接转化为电能的装置,因具有系统结构简单、启动快速、寿命长、功率密度和能量密度高等优点而备受关注。但是,燃料电池的氧还原反应动力学过程缓慢,需要高效的催化剂以提高整个体系的运行效率。目前,性能最好、使用最广泛的燃料电池催化剂是铂基催化剂。但铂价格极其昂贵,无法支持大规模商业化应用,此外,铂催化剂易中毒和稳定性差等问题也无法完全解决。近年来的研究表明,铁基催化剂具有良好的氧还原反应催化性能,最有希望替代铂基催化剂。基于此,对近年来各类非贵金属铁基催化剂进行了综述,并在此基础上阐述了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向。     

BiSrCaCuO高温超导纤维

用激光加热小基座法（ＬＨＰＧ）成功地制备出 ＢｉＳｒＣａＣｕＯ超导纤维。它性能稳 定，工艺可重复性高。纤维最大长度达 ６０ ｍｍ，直径范围为 ３５～５００ μｍ。其中细径纤 维有挠性。超导纤维的起始转变温度为 １１８ Ｋ，零电阻温度为 ８７ Ｋ，临界电流密度Ｊｃ 为 ２５００Ａ／ｃｍ２ （７７， Ｈ＝０，直流电测量）。纤维中超导相主要为低温相（２２１２相）， 显微结构有典型的取向性。纤维的超导电性与其生长条件及后处理过程密切相关。首次 指出，ａ轴平行于纤维的轴向。