超導(dǎo)材料是具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。
1、元素材料
在常壓下有28種元素具超導(dǎo)電性,其中鈮(Nb)的Tc最高,為9.26K。電工中實(shí)際應(yīng)用的主要是鈮和鉛(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超導(dǎo)交流電力電纜、高Q值諧振腔等。
2、合金材料
超導(dǎo)元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超導(dǎo)材料的全部性能提高。如最先應(yīng)用的鈮鋯合金(Nb-75Zr),其Tc為10.8K,Hc為8.7特。繼后發(fā)展了鈮鈦合金,雖然Tc稍低了些,但Hc高得多,在給定磁場(chǎng)能承載更大電流。其性能是Nb-33Ti,Tc=9.3K,Hc=11.0特;Nb-60Ti,Tc=9.3K,Hc=12特(4.2K)。目前鈮鈦合金是用于7~8特磁場(chǎng)下的主要超導(dǎo)磁體材料。鈮鈦合金再加入鉭的三元合金,性能進(jìn)一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=9.9K,Hc=12.4特(4.2K);Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=9.8K,Hc=12.8特。
3、化合物材料
超導(dǎo)元素與其他元素化合常有很好的超導(dǎo)性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc=18.1K,Hc=24.5特。其他重要的超導(dǎo)化合物還有V3Ga,Tc=16.8K,Hc=24特;Nb3Al,Tc=18.8K,Hc=30特。
4、超導(dǎo)陶瓷
20世紀(jì)80年代初,米勒和貝德諾爾茨開(kāi)始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超導(dǎo)電性,他們的小組對(duì)一些材料進(jìn)行了試驗(yàn),于1986年在鑭-鋇-銅-氧化物中發(fā)現(xiàn)了Tc=35K的超導(dǎo)電性。1987年,中國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)科學(xué)家在鋇-釔-銅氧化物中發(fā)現(xiàn)Tc處于液氮溫區(qū)有超導(dǎo)電性,使超導(dǎo)陶瓷成為極有發(fā)展前景的超導(dǎo)材料。