高温超导材料制备 和超导转变温度测量 薛波 07300720377
判定超导体的两大要素 1911年时,荷兰来登实验室的昂尼斯等人发现水银在冷却到4.2K以下时,电阻突然消失,这是超导现象的周次发现。 1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德发现处于超导状态的超导体内磁通为0,磁力线完全被排斥到超导体之外,这是超导体的另一个重要特性——完全抗磁性。
块材YBa2Cu3O7的制备 由反应方程式:O2 + Y2O3 + 4BaCO3 + 6CuO === 2 YBa2Cu3O7 + 4CO2 可计算出试验中各配料的质量比为Y2O3:BaCO3:CuO=112.91:394.68:238.62 取一次性研磨总量为5g,因此 m Y2O3=0.76g m BaCO3 =2.64g m CuO=1.60g
块材YBa2Cu3O7的制备 预焙烧后,样品自然冷却取出,观察发现经过预焙烧后的样品呈黑色,表面有少量绿色颗粒,推测产生原因为焙烧过程中外侧粉末接触空气中的二氧化碳和水,CuO与之反应生成铜绿(CuCO3·Cu(OH)2) 刚玉舟和预焙烧后的样品
块材YBa2Cu3O7的制备 将预焙烧后的样品倒进玛瑙研钵中研磨至完全混合均匀,而后用模具压成小长方形,由于此时样品还未经过烧结,仅由粉末压成,还很容易碎,从模具中取出时要很小心。 模具
块材YBa2Cu3O7的制备 经过第二次焙烧。等到自然冷却后(周末隔了两天,有延误的可能),取出样品,发现仅有一块样品还在刚玉棒上(编号1),其它三块都掉到刚玉棒外。而那三块的的表面均有较多绿色颗粒存在,说明并不是取出的时候不小心掉下的,应该是将刚玉棒放入管子时或是焙烧初始阶段就已经掉落。
块材YBa2Cu3O7的制备 这是不应该出现的,回想实验过程,唯一的可能就是将管子两端与氧气管相连时,猜想是动作太大,加上刚玉管并不是精确的水平放置,因而靠边上的样品由于震动,滑落至一边。实验时疏忽大意了,当然也不能排除焙烧过程中人为影响。
块材YBa2Cu3O7的制备 将最终制得的样品放在液氮中的永磁体上,观察有无迈斯纳效应,发现仅有1号样品能够悬浮,其他三个样品无悬浮现象,进一步说明了这三个样品是在实验初始阶段就掉落在刚玉棒外,没有充分接触到氧气,因此产生的YBa2Cu3O7不多 悬浮现象(迈斯纳效应)
抗磁性演示
超导转变温度的测量 通过迈斯纳效应判断样品有无超导特性,选取合适的样品进行实验 超导样品的制作(根据四引线法的要求) 测量超导材料的转变温度Tc
样品电压与温度电压的关系
由图,超导转变温度对应的电压为33.3mV,而标准值应该是25.8mV左右,这之间存在7.5mV的误差。
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