1957年，BCS理论被提出
1969年，超导纤维研制成功 1973年—— Nb3(Al0.75Ge0.25)，Nb3Ga、 NbGe等，最高 Tc=23.2 K。
金属氧化物超导体被发现，BaPbxBi1-xO3。
1975年——500Km/h的磁悬浮列车研制成功。 1986年——Muller(缪勒)和Bednorz(柏诺兹)发现高温超体。
实际上磁场强度 B 有一穿透深度
B B0 e

x

:
穿透深度
电阻为零和完全抗磁性是超导体最基本的两个 性质 ，衡量一种材料是否具有超导性 必须看 是否同时有零电阻和迈斯纳效应。
迈斯纳效应产生的原因:
当超导体处于超导态时，在磁场 作用下，表面产生一个无损耗感 应电流。这个电流产生的磁场恰 恰与外加磁场大小相等、方向相 反，因而总合成磁场为零。换句 话说，这个无损耗感应电流对外 加磁场起着屏蔽作用，因此称它 为抗磁性屏蔽电流。
库柏电子对在晶格中运动没有阻力，这是因为两个电子 在电场作用下运动时，受到晶格的散射时，发生相反的 动量改变，结果电子的总动量不变，所以晶格的散射不 能加快也不能减慢电子的运动，宏观上表现为直流电阻 为零的超导形式。
BCS理论针对金属的超导，无法成功的解释高温超导的现象
• 相干长度：是由吸引力束缚在一起的两个电子。实际
1987年——赵忠贤、陈立泉研制成功Tc=93K的 YBaCuO。
1988~至今——高温超导迅猛发展，Tc不断升高。
一些超导材料 的临界温度
3.3.2 超导材料的基本性质与理论基础
1：完全导电性（零电阻），超导体进入超导态时，其电阻
率实际上等于零。例如：室温下将超导体放入磁场中，冷却到低 温进入超导状态，去掉外加磁场后，线圈产生感生电流，由于没 有电阻，此电流将永不衰减。即超导体的“持久电流”。
E
正常态
超导态
2. 完全抗磁性(迈斯纳效应) 迈斯纳效应
当超导体冷却到临界温度以下 而转变为超导态后，只要周围 的外加磁场没有强到破坏超导 性的程度，超导体就会把穿透 到体内的磁力线完全排斥出体 外，在超导体内永远保持磁感 应强度为零。超导体的这种特 殊性质被称为“迈斯纳效应”。
迈斯纳效应表明，处于超导态的超导体是一 个具有完全抗磁性的抗磁体
巴丁、库珀和施里弗因为提出 超导电性的BCS理论而获得 1972年的诺贝尔物理学奖
BCS理论：——适用于金属晶体
金属晶体是有周期型排列的金属正离子和可以自由移动 的自由电子构成。金属晶体中的电子处于带正电的原子 核环境中，当温度处于超导体的临界温度以下时T<Tc， 电子不再单独一个一个存在，带负电的电子吸引原子核 向它靠拢，那么在电子周围形成局域正电势密集区，吸 引第二个自旋相反的电子。这个电子和原来的电子以一 定的结合能相结合配对，成为库柏电子对。两个电子自 旋方向相反，动量大小相等，方向相反，总能量为零。 库柏电子对的能量低于两个单独电子的能量。
根据这种原理，可以利用超导体做成无摩擦轴承 、高精度的导航用超导陀螺仪、磁悬浮列车等。
3. 超导态的临界参数
临界温度（TC） 超导体必须冷却至某一临界温度以下才能保持其超导性。 临界电流密度（JC） 通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度才能保 持超导体的超导性。 临界磁场（HC） 施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导 体的超导性。
临界温度（Tc）、临界磁场（Hc）、临界电流JC是约 束超导现象的三大临界条件。只有当上述三个条件均满 足超导材料本身的临界值时，才能发生超导现象。 （由Tc、Hc，Jc形成的闭合曲面内为超导态）
H
Hc
正常态
V
失 超
超导态
Tc
T
Ic(V)
I
临界电流：即当每厘米样品长度上 出现电压为1V时所输送的电流
观察迈纳斯效应的磁悬浮试验
现象：在锡盘上放一条永久磁铁， 当温度低于锡的转变温度时，小磁 铁会离开锡盘飘然升起，升至一定 距离后，便悬空不动了。 原因：由于磁铁的磁力线不能穿过 超导体，在锡盘感应出持续电流的 磁场，与磁铁之间产生了排斥力， 磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥 力减弱到与磁铁的重力相平衡时， 就悬浮不动了。
3.3.1超导研究历史
1911年——Onnes发现Hg，现已有5000种。 1911～1932年——元素超导体，Pb、Sn、In、Ta、Nb、Ti等。
1933年——迈斯纳（ Meissner ）和奥森菲尔德发现迈斯纳效应。
1933—1953年——合金、过渡金属碳化物和氮化物的超导现象。 1953 ～ 1973年——Tc>17K的V3Si、Nb3Sn等
上这种吸引作用并不强。一个库柏对的尺寸约为104cm左右，这个尺寸相当于晶格常数的10万倍。由此可 见，一个库柏对在空间延展的范围是很大的，在这空 间范围内存在着许多个库柏对互相重叠交叉的分布。 库柏对有一定的尺寸，反映了组成库柏对的两个电子， 不像两个正常电子那样，完全互不相关的独立运动， 而是存在着一种关联性。
高温超导体YBCO的电阻-温度曲线
超导体完全导电性的解释机理—BCS理论
该理论以其发明者 巴丁（Bardeen） 库珀（Cooper） 施里弗（Schrieffer） 的名字首字母命名。 超导现象于1911年发现，但直 到1957年，美国科学家巴丁、 库珀和施里弗在《物理学评论 》提出BCS理论，其微观机理 才得到一个令人满意的解释。
Tc、Hc、Jc
任一条件变化都会从超导态变成正常态
3.3.3 超导体分类




元素超导超导体
1. 元素超导体
目前已查明:在常压下具有超导电性的元素金属有32种 （如右图元素周期表中青色方框所示），而在高压下 或制成薄膜状时具有超导电性的元素金属有14种（如 右图元素周期表中绿色方框所示）。
超导现象的发现：
1911 年，荷兰科学家昂纳斯 在研究极低温度下金属导电性时 发现，当温度降到4.2K时，汞的 电阻率突然降低到接近于零。这 种现象称为汞的超导现象。
昂纳斯, 1913年获诺贝尔物理奖
超导电现象：材料的电阻随温度降低而减小并 最终出现零电阻的现象。 超导体：低于某一温度出现超导电性的物质。