[科普中国]-铋系氧化物超导陶瓷

铋系氧化物超导陶瓷是指一种含铋的铜基氧化物超导陶瓷。超导陶瓷是一类在临界温度时电阻为零的陶瓷，它对今后信息革命、能源利用以及交通起重要作用。

简介铋系氧化物超导陶瓷是指一种含铋的铜基氧化物超导陶瓷。

种类铋系氧化物超导陶瓷主要有三类：Bi2Sr2CuO8、Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O8，其临界温度分别为10K，85K和110K。

特性其晶体结构中，CuO4层被碱土金属(Sr,Ca)离子-氧离子层和Bi2O3层分开，形成层状钙钛矿结构的一种变体。Bi系超导体为第二类超导体，存在两个临界场Hc1、Hc2。

特点Bi系超导体具有相干长度短、各向异性较高的特点，表现出较强的二维系统特性。对于Bi2Sr2CaCu2O8相，在正常态下的直流电阻率pcb/Pab=6~9×10⁴、相干长度=2.7~3.9nm，穿透深度λab=270~300nm。合成Bi系氧化物超导材料时往往同时含有上述三类结晶相，制备纯高温相有困难1。

超导陶瓷超导陶瓷是一类在临界温度时电阻为零的陶瓷，它对今后信息革命、能源利用以及交通起重要作用。1986 年IBM 公司报道发现了Ba-La-Cu-O钙钛矿结构的复合氧化物具有高温超导性后，超导材料的研究就成为材料和化学界研究的重点之一，并且发现制备出一系列的高温超导陶瓷材料。

用途1、 在电力系统方面，可以用于输配电。由于电阻为零，所以完全没有能量损耗，而这种能量损耗通常达到20%。可以制造超导线圈，由于可形成永久电流，所以可以长期无损耗地贮存能量。

2、 在交通运输方面，可以制造磁悬浮高速列车。可以制成电磁推进装置用于船舶和空间飞行器的推进。磁悬浮高速列车是利用列车内超导磁体产生的磁场和电流之间的交互作用产生向上的浮力，列车高速而无噪声。我国上海、成都、大连都已建成磁悬浮列车，表明我国在超导磁悬浮的研究应用方面处于世界先进行列。

3、利用超导陶瓷的约瑟夫逊效应可望制成超小型、超高性能的第五代计算机。所谓约瑟夫逊效应是指被真空或绝缘介质层（约厚10nm）隔开的两个超导体之间会产生超导电子隧道的效应。约瑟夫逊隧道结开关时间为10－12s，超高速开关时产生的热量仅为10－6W，消耗功率少。这种器件的运算速度比硅晶体管快50倍，产生的热量仅为其1/1000以下，所以能高度集成化，许多国家都在研制。

4、 利用其抗磁性，在环保方面可以进行废水净化和去除毒物；在医药方面可以从血浆中分离血红细胞并正在研究抑制和杀死癌细胞；在高能物理方面利用其磁场加速高能粒子等。

5、用于电子陶瓷2。

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学