论文发表百科

超导材料论文6000字

发布时间:2024-07-05 00:58:56

超导材料论文6000字

自1911年初次发现超导电现象以来,由于它的一系列异乎寻常的性质,长期以来成为物理学家致力于寻找新的超导体和提高超导临界温度Tc,并为此做了大量的研究工作,取得了巨大的,令人可喜的成绩.目前人们已经看到了广阔的超导电性的应用前景,高温超导技术被认为是21世纪十大高新技术之一.一、 材料的研究进展:在19世纪末,随着低温技术的发展,科学家注意到纯金属的电阻随温度降低而减小的现象。1911年,荷兰物理学家卡莫林.昂内斯()在莱顿(Leiden)实验室研究在极低温度下各种金属电阻变化时,首先发现水银(Hg)在时电阻突然为零的现象(称为超导电性),揭开了超导研究的序幕.昂内斯由于1980年液化了氦和1911年超导现象的研究,获得了1913年度诺贝尔物理学奖.此后科学家们经过七十余年的努力,直到1986年初,已发现并制造出了解上千种超导材料,同时把金属及其合金超导材料的临界温度Tc(出现超导现象的温度)从提高到(1973年发现的NB3Ge化合物的Tc=,直到1985年一直保持着最高临界温度的记录),平均每年只获得的进展,然而在1986年却发生了突破.1986年1月,IBM苏黎世实验室的德国人贝德诺尔兹()瑞士人米勒()宣布发现可能达到Tc=35K的镧钡铜氧化物超导体,从而在世界范围内,立即掀起一股探索超导材料的热潮,他俩也因为发现了高温超导体而获得了1987年诺贝尔物理学奖.自此以后,在高临界温度下超导体的研究方面进展较快,取得了一系列突破性的进展,美国、日本等许多国家在高温超导发展中也作出了卓越的贡献.

关于超导体的研究,班门弄斧一下,研究人员可以往这个思路去研究一下,就是在莫种半导体的表面镀莫种金属或者合金,然后利用接触面,横向导电。

新材料技术渗透现代生活与信息技术、生物技术一样,材料科学技术上的每一次革新都会引起生产技术的革命,加速社会发展,带来社会生产和生活方式上的变化。新材料比传统材料性能更为优异。目前,世界上的新材料品种正以每年大约5%的速度在增长。漫步市民中心区的新材料专业展馆,纳米材料、超导材料、特殊功能材料,新材料琳琅满目,让人应接不暇。超导材料应用商机无限北京有色金属研究总院展区内,除了一辆簇新的镍氢动力电池试验车抢人眼之外,展台上正在进行的高温超导磁悬浮教学演示也吸引了众多饶有兴趣的参展者。一内含超导材料的圆柱状金属块上,是一重达30公斤的永久磁铁。工作人员把零下196摄氏度的液态氮倒入中空的磁铁后,磁铁立马悬浮起来。只须轻轻一推,磁铁就开始了不停地旋转。据了解,其最大悬浮力可达200公斤以上。另一边的磁悬浮运输模型展示,同样吸引了好奇的观众。内含超导材料的小车模型在注入液态氮后,给一点动力,就可在磁性轨道上悬浮运行。据介绍,高温超导材料在液态氮温度(零下196摄氏度)下即可呈现出超导性,即零电阻和抗磁性。由于悬浮状态下运动的物体没有接触磨擦,因而可以实现近乎无阻力的高速运动,可用于制作无磨擦轴承、飞轮储能装置以及磁悬浮车等。据参展的中科院物理所教授曹必松教授介绍,高温超导材料是二十世纪基础研究的一个极为重要的成果,目前,高温超导材料在微波应用上,已在通信、卫星、雷达与电子战系统等领域取得了重大突破。其中,在移动通信领域已初具全球性产业化态势。用超导薄膜制备的高温超导滤波器可以提高接收机的抗干扰能力、增加基站容量、扩大覆盖面积、改善通话质量,还可降低手机所需要的发射功率。目前,欧、美、日等国家和地区已开始了商业化运作。他说,高温超导微波子系统还可为卫星及军用武器装备带来革命性变化。使导弹制导精确、雷达探测能力增强,还可大幅度改善卫星有效载荷的性能。纳米技术全渗透新材料展馆中,纳米一词如今已不是一个神秘的概念。纳米技术在陶瓷、洁具、建材领域、防水材料、特殊材料,以及生物医药等领域上的广泛渗透,让参展者切切实实地感觉到纳米技术的亲和力。武汉理工大学科研处张大有教授告诉记者,学校此次带来的包括光电子材料技术与光纤传感器在内的五大类精品项目中,最受欢迎就是生物无机纳米粒子抑癌项目了。他说,见到相关报道后,很多人就是单冲着这个抑癌项目买票入场的。据介绍,研究表明,某些无机纳米粒子具有杀伤癌细胞的特异性。当这些无机纳米粒子小到纳米级时,即可进入癌细胞中,改变癌基因表达,阻止癌细胞的增殖,抑制癌细胞生长,对正常细胞影响轻微。细胞培养和动物实验发现,羟基磷灰石纳米粒子就具有杀伤癌细胞的特异性。纳米技术的进入,使广谱型新型抗癌药物出现成为可能,为癌症的治疗开辟出新的天地。据了解,目前该项目处于动物实验阶段,尚未进行临床实验。可即便如此,仍有很多参展者留下电话,有的甚至于愿意把自己患病的亲人用来做临床实验。

超导体气体液化问题是19世纪物理的热点之一。1894年荷兰莱顿大学实验物理学教授卡麦林·昂内斯建立了著名的低温试验室。1908年昂内斯成功地液化了地球上最后一种“永久气体”———氦气,并且获得了接近绝对零度(零下摄氏度,标为OK)的低温:。——。(相当于零下摄氏度)。为此,朋友们风趣地称他为“绝对零度先生”。这样低的温度为超导现象的发现提供了有力保证。经过多次实验,1911年昂内斯发现:汞的电阻在。左右的低温度时急剧下降,以致完全消失(即零电阻)。1913年他在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象。由于“对低温下物质性质的研究,并使氦气液化”方面的成就,昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。“超导电性”现象被发现之后,引起了各国科学家的关注和研究,并寄于很大期望。通过研究,人们发现:所有超导物质,如钛、锌、铊、铅、汞等,当温度降至临界温度(超导转变温度)时,皆显现出某些共同特征:(1)电阻为零,一个超导体环移去电源之后,还能保持原有的电流。有人做过实验,发现超导环中的电流持续了二年半而无显著衰减;(2)完全抗磁性。这一现象是1933年德国物理学家迈斯纳等人在实验中发现的,只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后,该超导材料便把磁力线排斥体外,因此其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。超导电性的本质究竟是什么。一开始人们便从实验和理论两个方面进行探索。不少著名科学家为此负出了巨大努力。然而直到50年人才获得了突破性的进展,“BCS”理论的提出标志着超导电性理论现代阶段的开始。

超导材料毕业论文

A type antiferromagnet attention in recent years, popular at home and abroad, in particular, A type antiferromagnet MgB2. MgB2 has a simple chemical composition and crystal structure, material, low cost, high carrying capacity. And the finished product and processing properties of MgB2 good, so prevalent that it is possible in the near future become a Nb-Ti alloys with comparable practical superconducting materials, have significant applications. This paper discusses the use of AC magnetic susceptibility of superconductivity. First introduced the AC susceptibility and resistivity of the relationship. Of A-type antiferromagnet MgB2 samples of a number of super-conducting parameters, including the critical temperature Tc, upper critical field Hc2, the critical current density Jc, irreversibility field, etc. and the temperature T of the relationship between AC loss and the frequency and temperature T of the relationship. In addition, a brief description of the ac susceptibility in the magnetic flux dynamics and nonlinear nature of the research method. A class of anti-ferromagnetic model is ferromagnetic layer, and in the antiferromagnetic layer is ordered. A strong association with many types of anti-ferromagnetic material structure. In particular, people are very interested in the recent MgB2 superconducting materials. Therefore, the magnetic susceptibility of A type antiferromagnet is very meaningful.

二硼化镁是迄今临界温度最高的金属化合物超导体,超导转变温度达39K

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。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性 超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零电阻性:超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。②完全抗磁性:超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。③约瑟夫森效应:两超导材料之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,并向外辐射电磁波,其频率为,其中h为普朗克常数,e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量 有以下 3个基本临界参量。①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度,以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨,为。到1987年,临界温度最高值已提高到100K左右。②临界磁场:使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度,以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2],式中H0为0K时的临界磁场。③临界电流和临界电流密度:通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态,以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度,以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件,因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例,从1911年荷兰物理学家H.开默林-昂内斯发现超导电性(Hg,Tc=)起,直到1986年以前,人们发现的最高的 Tc才达到(Nb3Ge,1973)。1986年瑞士物理学家.米勒和联邦德国物理学家.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性,从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间,新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景,米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类 超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素:在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,为。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。② 合金材料: 超导元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr),其Tc为,Hc为特。继后发展了铌钛合金,虽然Tc稍低了些,但Hc高得多,在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti,Tc=,Hc=特;Nb-60Ti,Tc=,Hc=12特()。目前铌钛合金是用于7~8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金,性能进一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=,Hc=特();Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=,Hc=特。③超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=,Hc=特。其他重要的超导化合物还有V3Ga,Tc=,Hc=24特;Nb3Al,Tc=,Hc=30特。④超导陶瓷:20世纪80年代初,米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,他们的小组对一些材料进行了试验,于1986年在镧-钡-铜-氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年,中国、美国、日本等国科学家在钡-钇-铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性,使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。 应用 超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。 1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为,锌为,铝为,铅为。超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K,才提高了19K。 1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K;紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K;12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。 1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K;不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日,日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。超导科学研究 1.非常规超导体磁通动力学和超导机理 主要研究混合态区域的磁通线运动的机理,不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系,临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T

品 名:超导陶瓷拼音:chao1dao3tao2ci2英文名称:superconductivity ceramics说明:具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。在磁场中其磁感应强度为零,即抗磁现象或称迈斯纳效应(Meissner effect)。高临界温度(90开以上)的超导陶瓷材料组成有YBa2Cu3O7-δ,Bi2Sr2Ca2Cu3O10,Tl2Ba2Ca2Cu3O10。超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗的输电线路、超导电机、超导探测器、超导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计算机等强电和弱电方面有广泛应用前景。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,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。

机械工程材料论文6000字

老哥10块钱想多了啊,1000都搞不定

工程机械是这些工程建设的施工机械总称,工程机械的种类繁多,而且绝大多数的工程机械都在野外作业,对于工程机械的管理与维修工作是一系列项目工程的重点工作内容,只有保障好工程机械的正常运作,才能提高工程的施工效率。下面是我为大家整理的工程机械毕业论文,供大家参考。

摘要:随着社会的不断发展,工程建设逐渐增多,工程机械的应用渐渐广泛,在工程机械的不断发展中,其自身的的功能也增加了信息执行、信息传递、信息处理、信息转换、信息检出的部分。而在远程操作系统中GPRS又有着重要的作用,对工程机械提供了重要的解决方案。本文主要对工程机械与GPRS无线通信进行了概述,分析了GPRS无线通信在工程机械中的应用情况。

关键词:工程机械;GPRS无线通信;远程操作系统

GPRS无线通信在快速发展的背景下,被广泛应用到各个领域中,社会发展也渐渐步入无线电时代,工程机械领域在应用信息技术的同时也向着信息化、智能化趋势发展。

1工程机械与GPRS无线通信概述

工程机械

在机械中工程机械是比较特殊的种类,和普通机械相比,工程机械没有固定的工作场所,工作对象是地球,即使是在恶劣的环境下、复杂的地形下也要进行工作。目前,信息化发展是工程机械的发展方向,在这种趋势下工程机械远程操作系统主要是实现远程维修、远程管理、远程控制、远程监视等方面的工作。其中远程保险防盗系统、远程使用管理系统、远程故障诊断系统是在工程机械中应用较为普遍的远程操作系统[1]。

无线通信

GPRS是指通用分组无线业务,该无线通信技术处在第二代和第三代通信技术之间。目前GSM手机网络上能够实现数据、语音无线承载的技术。可以说在GSM手机平台上GPRS提供无线数据传输服务,而这种服务也是相对稳定、经济、高速的。GPRS有很多优点,对数据传输有重要意义。如用户在使用GPRS时可同时进行上网、通话等活动;同时有高速的数据传输功能、计费方式是由流量计算的、始终在线的特点。另外GPRS的使用范围较广,在少量的、频繁的、突发性的、间断的数据传输中比较适用,而对偶尔的大数据量传输也同样适用[2]。

2GPRS无线通信在工程机械中的应用

远程通信是远程操作系统的主要任务,工作地点较多、需进行大范围的移动、工作地点在野外等特点决定了工程机械要使用无线通信。通过无线的方式将国际互联网Internet与终端设备相连是远程无线通信系统普遍采用的方法,传递远程异地信息由在全球范围内覆盖的Internet完成。卫星通信系统、移动通信系统等是无线接入的方式,工程机械在野外进行作业的时候适合用卫星通信,但是这种通信方式具有较高的成本、较差的双向实时通讯性能,所以在实际应用中更多的是使用方便、成本较低的移动通信系统。而移动通信系统中接入Internet无线时采用GPRS方式是相对高速稳定、经济简单的[3]。随着机电一体化的逐渐深入,对工程机械的要求不断提高,而工程机械传统的信息传输和管理技术也呈现出难以满足新时期的需求的特点。要及时将GPRS应用到工程机械的信息传输中。如在单片机的信号控制方面,GPRS可以对IPM发出的报警信号、故障信号进行远程的感知,当接收到这些信号的时候,就可以及时的传送到相应的检修部门,然后相关指导人员就可以通过远程通信对操作人员进行技术指导,及时的消除故障。从而保证工程机械的安全运行。GPRS模块在工程机械中的应用主要是对信息的收发进行处理,在连接GPRS网络的时候利用GSM基站进行连接,然后再和Internet相连。但在海域、大山、沙漠等地区没覆盖GPRS无线通信,所以会选择备用的无线通信方式,如卫星通信方式。从而为工程机械在任何地方的通信、数据传输提供安全保障。另外对卫星进行GPS定位,还可为系统发挥重要的定位功能。可以将工程机械位置信息及时、准确的发布到Internet上。在连接Internet时利用远程通信系统,对工程机械的维护程序、操作程序等可以到系统的服务器上进行直接、定制的下载,为管理使用人员带来了极大的便利,同时也可以实现对工程机械的使用情况进行及时的监视,遥控管理工程机械。而在诊断工程机械的故障时,工程机械的专家可以直接的对维修人员进行远程指导,从而将工程机械的故障有效的排除,实现工程机械的安全运行。另外在维护远程操作系统数据库的时候,使用GPRS无线通信,可以使制造商服务支持人员进行及时的维护,还可以将更新升级的相关软件及时的发布到工程机械用户手中,促进工程机械的更新升级[4]。

3结束语

综上所述,通过对GPRS无线通信在工程机械中的应用的深入分析,从中可以了解到目前工程机械中在数据信息传输中,使用GPRS无线通信具有重要意义,不但可以实现远程的数据传输,还能够打破空间、时间的局限等,另外还能够为工程机械的使用降低成本,为工程机械的数据传输提供安全保障,从而推动工程机械的健康发展,促进科学技术的进步。

参考文献:

[1]肖巍.基于GPRS的远程数据传输系统[D].太原:太原科技大学,2012.

[2]李晓海,南新元.GPRS无线通信在油井集中监控系统中的应用研究[J].化工自动化及仪表,2012,(1):130-132.

[3]何寿福.无线通信技术在测绘工程中的应用研究[J].通信技术,2012,(7):94-96.

[4]刘长征,赵卫国,武中强,等.GPRS无线通信技术在长距离管道输水实时监测系统中的应用[J].地下水,2013,(6):93-94+112.

摘要:要合理选用工程机械,不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则,而且要结合施工现场具体情况,选用适宜的机种、机型,有时还需要不同机械的合理组合,再辅之以科学的管理方式,对于各种因素要全面兼顾,突出重点,灵活运用,只有这样才能达到良好的效果。

关键词:工程机械;基本原则

1工程机械合理选用的基本原则

优先选用经济性好的工程机械

选择工程机械的依据应当是首先能保证优质高效地完成工程任务,同时又能保证经济实用的使用效果。所选用的工程机械的作业特点和性能完全满足工程需要,作业质量稳定,不误工、不浪费,这就是最大的经济性。另外提高施工效率和工程质量,减轻工人劳动强度,是机械施工的必然选择。在机械化施工中以最少的资源消耗取得最大的成果就是经济性的集中体现,不仅如此,经济性还与下列指标密切相关。(1)生产量是工程机械的重要指标,它标志着生产能力的大小,一定要选择与工程量相适应的生产量参数,避免造成生产能力不足和生产能力过剩的两极化错误;(2)机械功率是工程机械的动力性指标,它随着生产量的增大而增大,同时也随着功率自身的增大带来油消耗等成本的增加;(3)较大的耗油量和较大的整机重量也导致成本费用上升;(4)市场价格因素更与经济性直接相关,无论购买还是租凭工程机械,价格因素都影响经济性,另外,易损件的消耗量也影响经济性;(5)对于同类机型的优化选择,可以在满足生产能力的前提下采用生产量指标与消耗量指标的比值,在合理区间内决定取舍,采用定量选择的方法。

要选择具有较高选进性和可靠性的工程机械

随着科技发展和技术进步和制造水平的提高,设备先进性和可靠性在不断提升,从过去的机电液一体化技术上升为智能化控制,新技术、新材料、新工艺的使用给这些先进工程机械带来高效能、低消耗、安全可靠等优点,尽管这种先进新产品的价格可能有所提高,但其总的综合性价比仍然较好,那些配置较低的工程机械因效率低、故障高、可靠性差,安全隐患多,在结构调整中正逐步被改造或淘汰。所以要顺应发展趋势,选用先进性、可靠性好的工程机械,在市场竞争中保持优势和主动,成为机械化施工的先进引领者和行业标杆,为优质高效完成工程任务提供硬件保证。

要选用适应性强、耐久性好的工程机械

我国是一个幅员辽阔的国家,在工程建设中,工程机械使用地区跨度广,从南到北方,从沼泽到高原,这就要求工程机械既要适应一般的施工环境,还要适应特殊的施工环境,不因地理位置和自然条件变化而使其效能大打折扣。工程机械工况复杂,作业对象多变,常常在变载荷情况下工作,对机器的可靠性和适应能力要求较高,这就要求施工机械的工作容量、生产率、机械功率等技术参数有较大的弹性和兼容性,作业能力有较高的储备系数,能更好适应复杂多变的工况要求。工程机械多在自然条件比较恶劣的地方使用,且常年在野外露天工作,因此必须具备良好的防尘和耐腐蚀性,加之常出现超负荷工况,所以一定要选用经久耐用的工程机械。

要选用具有较强通用性,较强的专业性的工程机械

在保证工程质量和满足施工进度的前提下,根据工程项目的具体内容和项目所处的阶段,灵活选用具有通用性或专业性的施工设备,在工程建设中,由于作业场地的限制,或作业工序的简化与合并,需要减少机械种类和数量,扩大某种机械的使用范围,尽可能实现一机多用、一专多能,提高机械利用率的同时,也便于机械的维修与管理工作。也有些工程项目必须使用专业设备才能达到工程质量要求,如摊铺机等,或者某些通用设备虽可使用,但采用专业设备后施工效率会成倍增加,如平地机等。

要选用安全性能和环保性能优良的工程机械

安全性能是指机械在运输、装卸、安装、调试、使用、维修时不产生损伤或危害健康的能力,而环保性能是指机械在使用过程中不会对周围环境及大气产生严重污染及其它有害影响,符合国家环保政策对机械设备的规范要求,做到低噪音、低污染、低能耗。

2结合施工实际情况合理选用工程机械

结合工程内容选用

(1)路基及土石方工程中,经常面临场地平整,土方开挖,需要选用推土机,挖掘机、装载机、平地机等类机械,在工程量不大或适中的情况下可优先选用挖掘装载机。在工程量很大时,可以选用平地机,效率很高。(2)在运输土石方时,要选用重型卡车,此时除考虑载重量和经济运距外,还要注意选用行驶稳定性好,刹车可靠性好,带有落体保护及防尘装置等。

结合土质情况及天气季节情况选用

土质和天气晴雨状况常对施工机械的选用施加影响,土质含水量高的粘土和多雨季节,可以考虑选用履带式等作业机械。

结合自然条件和施工环境选用

(1)在自然条件恶劣、交通路况差、施工场地受限的情况下,应优先选用小型工程机械,在管理使用和维修方面采用个人承包方式,实行费用包干,经济性更好。(2)对于在高原地区施工的工程机械,其发动机须选用带有涡轮增压的柴油发动机,以克服因缺氧、空气稀薄等客观因素带来的动力不足现象。

结合专业施工队伍和专业性较强的工程项目选用

(1)在路面施工中必须选用专业的摊铺机、压路机,对于生产铺路用的沥青混凝土,必须使用专业的拌合站成套设备。(2)工程隧道专业的盾构机,桥梁建设用的架桥机、起重机,地基处理用的钻孔机,打桩机等都要结合工程项目的具体要求选用。

3结束语

要合理选用工程机械,不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则,而且要结合施工现场具体情况,选用适宜的机种、机型,有时还需要不同机械的合理组合,再辅之以科学的管理方式,对于各种因素要全面兼顾,突出重点,灵活运用,只有这样才能达到良好的效果。

参考文献

1、建设项目全过程工程造价控制研究王政宇湖南大学2005-11-1828

2、基于工程量清单计价模式的工程造价控制方法研究周景阳西安建筑科技大学2006-04-0128

3、工程量清单计价模式下的工程造价管理研究路晓庆西南大学2007-04-2028

机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。 在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下 几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰,目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说,目前主要发展非接触型检 测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、 信息处理设备(特别是微型计算机)的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化,必须提高信息处理设备的可靠性,包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性,进而提高处理速 度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前,正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口,来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为 了减少软件的研制成本,提高生产维修的 效率,要逐步推行软件标准化,包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即 采用多C PU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也 加强了C N C系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力,并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合,而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线,以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”,实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化,各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系 统,主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、按量地按照装配 部门的要求,生产其能力范围内的任何工 件,特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能根据示教进行重复运动,对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性;第2代机器人带有各种先进的传感元 件,能获取作业环境和操作对象的简单信 息,通过计算机处理、分析,做出一定的判 断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智 能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独 立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状 和高新技术的发展动向,机电一体化将朝 着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自 动化的主要区别之一,也是21世纪机电 一体化的发展方向。近几年,处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的 集成化与智能化为嵌入智能控制算法创 造了条件,有力地推动着机电一体化产品 向智能化方向发展。智能机电一体化产品 可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取 代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体 系结构进一步采用开放式和模式化的总 线结构。系统可以灵活组态,进行任意的 剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调 控制和综合管理。表现特征之二是通信功 能大大加强,一般除R S232等常用通信 方式外,实现远程及多系统通信联网需要 的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一 体化更加注重产品与人的关系,如何赋予 机电一体化产品以人的智能、情感、人性 显得越来越重要。机电一体化产品还可根 据一些生物体优良的构造研究某种新型 机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微 机械技术、微电子技术和软件技术,是机 电一体化的一个新的发展方向。国外称微 电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于 微机电一体化系统具有体积小、耗能小、 运动灵活等特点,可进入一般机械无法进 入的空间并易于进行精细操作,故在生物 医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国 防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利 用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在 实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个 发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由 于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接 口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事,它需要制 订一系列标准,以便各部件、单元的匹配 和接口。机电一体化产品生产企业可利用 标准单元迅速开发新产品,同时也可以不 断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化 有重大影响,使其朝着网络化方向发展。 机电一体化产品的种类很多,面向网络的 方式也不同。由于网络的普及,基于网络 的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而 远程控制的终端设备本身就是机电一体 化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒 适的同时也使资源减少,生态环境受到严 重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化 是时代的趋势,其目标是使产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极 小,资源利用率极高。机电一体化产品的 绿色化主要是指使用时不污染生态环境, 报废时能回收利用。绿色制造业是现代制 造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技 术发展的结晶,是社会生产力发展到一定 阶段的必然要求。它促使机械工业发生战 略性的变革,使传统的机械设计方法和设 计概念发生着革命性的变化。大力发展新 一代机电一体化产品,不仅是改造传统机 械设备的要求,而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业 的必由之路。 参考文献: 1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6). 4、章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).

写论文首先就是要查一下参考文献呀~你去看下(机械工程与技术)期刊吧~看看文献~找下自己的思路吧~

高温超导材料研究论文

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。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性 超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零电阻性:超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。②完全抗磁性:超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。③约瑟夫森效应:两超导材料之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,并向外辐射电磁波,其频率为,其中h为普朗克常数,e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量 有以下 3个基本临界参量。①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度,以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨,为。到1987年,临界温度最高值已提高到100K左右。②临界磁场:使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度,以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2],式中H0为0K时的临界磁场。③临界电流和临界电流密度:通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态,以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度,以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件,因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例,从1911年荷兰物理学家H.开默林-昂内斯发现超导电性(Hg,Tc=)起,直到1986年以前,人们发现的最高的 Tc才达到(Nb3Ge,1973)。1986年瑞士物理学家.米勒和联邦德国物理学家.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性,从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间,新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景,米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类 超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素:在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,为。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。② 合金材料: 超导元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr),其Tc为,Hc为特。继后发展了铌钛合金,虽然Tc稍低了些,但Hc高得多,在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti,Tc=,Hc=特;Nb-60Ti,Tc=,Hc=12特()。目前铌钛合金是用于7~8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金,性能进一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=,Hc=特();Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=,Hc=特。③超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=,Hc=特。其他重要的超导化合物还有V3Ga,Tc=,Hc=24特;Nb3Al,Tc=,Hc=30特。④超导陶瓷:20世纪80年代初,米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,他们的小组对一些材料进行了试验,于1986年在镧-钡-铜-氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年,中国、美国、日本等国科学家在钡-钇-铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性,使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。 应用 超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。 1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为,锌为,铝为,铅为。超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K,才提高了19K。 1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K;紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K;12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。 1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K;不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日,日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。超导科学研究 1.非常规超导体磁通动力学和超导机理 主要研究混合态区域的磁通线运动的机理,不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系,临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T

德国的科学家声称他们达成了一项有关超导的里程碑。根据他们的论文,这些德国人在有记录以来的最高温度下实现了无电阻的电路:温度“高达”250开尔文,或者零下23摄氏度(零下华氏度)。

“超导”最早于1911年被发现,是一种神奇的物理现象。通常,电流在电路中总会遇上点阻力——就和空气会对运动物体产生阻力差不多。

材料的导电性越高,电阻就越小,电流就可以在其中通过得越顺畅。

但有些材料会在低温环境下出现一些奇怪的状况。材料的电阻会在低温下降到零,电流在其中流动毫不受限。这种零电阻的状态与迈斯纳效应结合起来就是超导了。而这个“迈斯纳效应”指的是当材料低于那个关键的温度时对磁场的排斥现象。

所谓的“室温超导”,指的是找到一种能在零度以上出现超导现象的材料,对于科学家们来说,这绝对是毕生追求的目标。如果真能够实现,室温超导绝对会是电器效率的革命。会极大的增加供电网络、高速数据传输和电动机的效率,而这还只是它潜应用场景的冰山一角。

所以,这也是全世界无数实验室在努力研究的课题,不断有人声称搞出了更高温度的超导材料,但是却无法在其他人的实验中重现。

而高温超导的前一个记录,是由Eremets和他的团队使用硫化氢(对,就是那种有臭鸡蛋味儿的化合物)在15万兆帕的压力下实现的(作为参考,地球核心内部的压力大概在33万到36万兆帕之间)。

那些了解硫化氢的科学家们认为,这个结果是可信的。因为硫化氢是一种非常轻的材料,这意味着它的分子可以震动的比较快——意思就是温度比较高,而高压则是保证这些分子不会在这种震动中分散开来。

而今天说的这个新研究使用了一种不同的材料,叫做氢化镧(lanthanum hydride),而为了达成超导,德国人给它了17万兆帕的压力。今年早些时候,这个团队报告称他们使用这种材料在215开尔文(零下摄氏度/零下72华氏度)的温度下实现了超导,而就在几个月后的现在,他们又前进了一大步。

这个新的超导温度几乎是北极冬季平均温度的一半。

“这次的飞跃相比之前203开尔文的纪录提升了50开尔文。”研究者在他们的论文中写到,“这表明了在不久的将来,在高压条件下实现室温超导的可能性(大约273开尔文),也显示了在常压下实现超导的前景。”

目前,这个结果还没有被科学界验证,而论文也正在同行评议过程中。

据麻省理工学院技术评论(MIT Technology Review)报道,检验超导现象有三个标准,而这个科学团队只达成了其中两个:材料电阻在温度低于阈值时降至零,以及使用较重的同位素替换材料中的元素后,能够在超导温度观察到相应的电阻下降。

第三条标准就是上面说过的迈斯纳效应,这是超导的特征之一。随着材料越过临界温度并显示出超导性,它会对磁场表现出排斥现象。

上述团队还没有观察到这个现象,因为他们使用的样品太小了——远远小于他们磁力计的量程。然而,材料转变为超导状态时,对外部的磁场也会影响。这不算是个直接检测,但是研究人员已经能够观察到这种影响了。

这还不算是通过了迈斯纳效应检验,但看起来大有希望。我觉得很快会看到有能力的物理学家争先恐后地验证并重复这个团队的试验结果。

本文译自 ScienceAlert ,由译者 Freez Sun 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

过渡金属原子的kagome晶格,为在几何受挫和非平凡能带拓扑存在的情况下,研究电子关联提供了一个激动人心的平台,并不断带来惊喜,在高鸿钧院士/汪自强教授《Nature》超导领域新发现后,来自美国波斯顿学院的Ilija Zeljkovic等研究者 同一天 报道了使用光谱成像扫描隧道显微镜发现一个新的kagome超导体CsV3Sb5中不同的对称破缺电子态作为温度的函数级联。相关论文以题为“Cascade of correlated electron states in a kagome superconductor CsV3Sb5”发表在Nature上。

论文链接:

由原子组成的量子固体排列在共享角三角形的晶格上(kagome晶格)是一个 探索 新的相关和拓扑电子现象的迷人游乐场。由于其固有的几何受挫,kagome系统预测具有一系列奇异的电子态,如键和电荷有序,自旋液相和手性超导等。到目前为止,大多数实验工作都集中在过渡金属kagome磁体上,例如Co3Sn2S2、FeSn和Fe3Sn2,其中不同形式的磁性主导了低温电子基态。在没有磁有序的情况下,电子关联在原则上有利于出现新的对称破缺电子态,但由于磁有序的趋势,这在许多现有的kagome材料中很难 探索 。

AV3Sb5 (A=K, Rb, Cs),是最近发现的一类不呈现可分辨磁序的kagome金属。这类材料已经在非平凡的拓扑环境中显示出了不寻常的电子行为,比如巨大的异常霍尔响应,源自于巨大的贝里曲率,以及kagome系统中罕见的超导现象。理论表明,AV3Sb5的能带结构具有非平凡的拓扑不变量,并结合显现的超导性,在铁基高 T c超导体家族中与拓扑金属形成有趣的平行关系。由于费米能级附近的van Hove奇点和费米表面的准一维区域造成的态密度大,也为在kagome晶格上寻找难以捉摸的相关态提供了理想的场所。虽然理论预测了kagome晶格电子结构的空间对称破缺的许多可能性,但它们的实验实现一直具有挑战性。

在这里,研究者利用光谱成像扫描隧道显微镜(SI-STM),在kagome超导体CsV3Sb5中发现了对称破缺相的级联与温度的函数关系,可检测为不同的电荷有序态和各向异性准粒子散射特征。这些相在正常状态下发展,并在超导 T c以下持续存在。实验证明,CsV3Sb5中的超导性,来自于本应破缺的旋转和平移对称的电子态,并与之共存。在远高于超导跃迁温度( T c~ K)的温度下,研究者揭示了一个具有2a0周期的三元电荷序,打破了晶格的平移对称性。当系统冷却到 T c时,研究者在费米能级上观察到一个显著的V型光谱缺口,并在超导跃变过程中持续破坏了六重旋转对称性。在微分电导图中,出现了额外的4a0单向电荷阶和强各向异性散射。后者可直接归因于钒kagome能带的轨道选择重正化。该实验揭示了可在kagome晶格上共存的复杂电子态,并提供了与高温超导体和扭曲双层石墨烯有趣的相似之处。

图1 表面表征。

图2 大尺度电子特性。

图3 低温下电荷有序。

图4 CsV3Sb5准粒子干涉(QPI)中旋转对称破缺的可视化研究。

未来的实验,应该通过更详细的温度、能量和掺杂相关的测量来解决不同相之间的竞争,同时也要寻找本征拓扑超导性和非平凡能带拓扑预计会出现的Majorana模式的证据。(文:水生)

新材料技术渗透现代生活与信息技术、生物技术一样,材料科学技术上的每一次革新都会引起生产技术的革命,加速社会发展,带来社会生产和生活方式上的变化。新材料比传统材料性能更为优异。目前,世界上的新材料品种正以每年大约5%的速度在增长。漫步市民中心区的新材料专业展馆,纳米材料、超导材料、特殊功能材料,新材料琳琅满目,让人应接不暇。超导材料应用商机无限北京有色金属研究总院展区内,除了一辆簇新的镍氢动力电池试验车抢人眼之外,展台上正在进行的高温超导磁悬浮教学演示也吸引了众多饶有兴趣的参展者。一内含超导材料的圆柱状金属块上,是一重达30公斤的永久磁铁。工作人员把零下196摄氏度的液态氮倒入中空的磁铁后,磁铁立马悬浮起来。只须轻轻一推,磁铁就开始了不停地旋转。据了解,其最大悬浮力可达200公斤以上。另一边的磁悬浮运输模型展示,同样吸引了好奇的观众。内含超导材料的小车模型在注入液态氮后,给一点动力,就可在磁性轨道上悬浮运行。据介绍,高温超导材料在液态氮温度(零下196摄氏度)下即可呈现出超导性,即零电阻和抗磁性。由于悬浮状态下运动的物体没有接触磨擦,因而可以实现近乎无阻力的高速运动,可用于制作无磨擦轴承、飞轮储能装置以及磁悬浮车等。据参展的中科院物理所教授曹必松教授介绍,高温超导材料是二十世纪基础研究的一个极为重要的成果,目前,高温超导材料在微波应用上,已在通信、卫星、雷达与电子战系统等领域取得了重大突破。其中,在移动通信领域已初具全球性产业化态势。用超导薄膜制备的高温超导滤波器可以提高接收机的抗干扰能力、增加基站容量、扩大覆盖面积、改善通话质量,还可降低手机所需要的发射功率。目前,欧、美、日等国家和地区已开始了商业化运作。他说,高温超导微波子系统还可为卫星及军用武器装备带来革命性变化。使导弹制导精确、雷达探测能力增强,还可大幅度改善卫星有效载荷的性能。纳米技术全渗透新材料展馆中,纳米一词如今已不是一个神秘的概念。纳米技术在陶瓷、洁具、建材领域、防水材料、特殊材料,以及生物医药等领域上的广泛渗透,让参展者切切实实地感觉到纳米技术的亲和力。武汉理工大学科研处张大有教授告诉记者,学校此次带来的包括光电子材料技术与光纤传感器在内的五大类精品项目中,最受欢迎就是生物无机纳米粒子抑癌项目了。他说,见到相关报道后,很多人就是单冲着这个抑癌项目买票入场的。据介绍,研究表明,某些无机纳米粒子具有杀伤癌细胞的特异性。当这些无机纳米粒子小到纳米级时,即可进入癌细胞中,改变癌基因表达,阻止癌细胞的增殖,抑制癌细胞生长,对正常细胞影响轻微。细胞培养和动物实验发现,羟基磷灰石纳米粒子就具有杀伤癌细胞的特异性。纳米技术的进入,使广谱型新型抗癌药物出现成为可能,为癌症的治疗开辟出新的天地。据了解,目前该项目处于动物实验阶段,尚未进行临床实验。可即便如此,仍有很多参展者留下电话,有的甚至于愿意把自己患病的亲人用来做临床实验。

超导材料的研究与进展论文

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。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性 超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零电阻性:超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。②完全抗磁性:超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。③约瑟夫森效应:两超导材料之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,并向外辐射电磁波,其频率为,其中h为普朗克常数,e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量 有以下 3个基本临界参量。①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度,以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨,为。到1987年,临界温度最高值已提高到100K左右。②临界磁场:使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度,以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2],式中H0为0K时的临界磁场。③临界电流和临界电流密度:通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态,以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度,以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件,因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例,从1911年荷兰物理学家H.开默林-昂内斯发现超导电性(Hg,Tc=)起,直到1986年以前,人们发现的最高的 Tc才达到(Nb3Ge,1973)。1986年瑞士物理学家.米勒和联邦德国物理学家.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性,从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间,新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景,米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类 超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素:在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,为。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。② 合金材料: 超导元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr),其Tc为,Hc为特。继后发展了铌钛合金,虽然Tc稍低了些,但Hc高得多,在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti,Tc=,Hc=特;Nb-60Ti,Tc=,Hc=12特()。目前铌钛合金是用于7~8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金,性能进一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=,Hc=特();Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=,Hc=特。③超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=,Hc=特。其他重要的超导化合物还有V3Ga,Tc=,Hc=24特;Nb3Al,Tc=,Hc=30特。④超导陶瓷:20世纪80年代初,米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,他们的小组对一些材料进行了试验,于1986年在镧-钡-铜-氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年,中国、美国、日本等国科学家在钡-钇-铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性,使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。 应用 超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。 1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853~1926)发现,水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为,锌为,铝为,铅为。超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K,才提高了19K。 1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K;紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K;12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。 1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K;不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48.6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日,日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。超导科学研究 1.非常规超导体磁通动力学和超导机理 主要研究混合态区域的磁通线运动的机理,不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系,临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T

超导体又称为超导材料,指在某一温度下,电阻为零的导体。超导体不仅具有零电阻的特性,另一个重要特征是完全抗磁性。超导现象是指材料在低于某一温度时,电阻变为零的现象。 应用:如超导线材、超导带材、超导薄膜、复合超导体等。 发展前景:今后将进一步根据应用需求不断优化工艺和提高材料的性能水平,特别是围绕中国聚变工程实验堆(CFETR)、超级质子对撞机(SPPC)和国内MRI市场发展需求,形成与国内需求相匹配的生产能力。专家们认为,还可用超导材料制成超导电磁炮、超导火箭发射架、超导磁力仪、超导陀螺仪、超导雷达天线、超导接收机和超导卫星等等。可见超导材料的发展前景是极其诱人的

关于超导体的研究,班门弄斧一下,研究人员可以往这个思路去研究一下,就是在莫种半导体的表面镀莫种金属或者合金,然后利用接触面,横向导电。

过渡金属原子的kagome晶格,为在几何受挫和非平凡能带拓扑存在的情况下,研究电子关联提供了一个激动人心的平台,并不断带来惊喜,在高鸿钧院士/汪自强教授《Nature》超导领域新发现后,来自美国波斯顿学院的Ilija Zeljkovic等研究者 同一天 报道了使用光谱成像扫描隧道显微镜发现一个新的kagome超导体CsV3Sb5中不同的对称破缺电子态作为温度的函数级联。相关论文以题为“Cascade of correlated electron states in a kagome superconductor CsV3Sb5”发表在Nature上。

论文链接:

由原子组成的量子固体排列在共享角三角形的晶格上(kagome晶格)是一个 探索 新的相关和拓扑电子现象的迷人游乐场。由于其固有的几何受挫,kagome系统预测具有一系列奇异的电子态,如键和电荷有序,自旋液相和手性超导等。到目前为止,大多数实验工作都集中在过渡金属kagome磁体上,例如Co3Sn2S2、FeSn和Fe3Sn2,其中不同形式的磁性主导了低温电子基态。在没有磁有序的情况下,电子关联在原则上有利于出现新的对称破缺电子态,但由于磁有序的趋势,这在许多现有的kagome材料中很难 探索 。

AV3Sb5 (A=K, Rb, Cs),是最近发现的一类不呈现可分辨磁序的kagome金属。这类材料已经在非平凡的拓扑环境中显示出了不寻常的电子行为,比如巨大的异常霍尔响应,源自于巨大的贝里曲率,以及kagome系统中罕见的超导现象。理论表明,AV3Sb5的能带结构具有非平凡的拓扑不变量,并结合显现的超导性,在铁基高 T c超导体家族中与拓扑金属形成有趣的平行关系。由于费米能级附近的van Hove奇点和费米表面的准一维区域造成的态密度大,也为在kagome晶格上寻找难以捉摸的相关态提供了理想的场所。虽然理论预测了kagome晶格电子结构的空间对称破缺的许多可能性,但它们的实验实现一直具有挑战性。

在这里,研究者利用光谱成像扫描隧道显微镜(SI-STM),在kagome超导体CsV3Sb5中发现了对称破缺相的级联与温度的函数关系,可检测为不同的电荷有序态和各向异性准粒子散射特征。这些相在正常状态下发展,并在超导 T c以下持续存在。实验证明,CsV3Sb5中的超导性,来自于本应破缺的旋转和平移对称的电子态,并与之共存。在远高于超导跃迁温度( T c~ K)的温度下,研究者揭示了一个具有2a0周期的三元电荷序,打破了晶格的平移对称性。当系统冷却到 T c时,研究者在费米能级上观察到一个显著的V型光谱缺口,并在超导跃变过程中持续破坏了六重旋转对称性。在微分电导图中,出现了额外的4a0单向电荷阶和强各向异性散射。后者可直接归因于钒kagome能带的轨道选择重正化。该实验揭示了可在kagome晶格上共存的复杂电子态,并提供了与高温超导体和扭曲双层石墨烯有趣的相似之处。

图1 表面表征。

图2 大尺度电子特性。

图3 低温下电荷有序。

图4 CsV3Sb5准粒子干涉(QPI)中旋转对称破缺的可视化研究。

未来的实验,应该通过更详细的温度、能量和掺杂相关的测量来解决不同相之间的竞争,同时也要寻找本征拓扑超导性和非平凡能带拓扑预计会出现的Majorana模式的证据。(文:水生)

相关百科
热门百科
首页
发表服务