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超導材料科學與技術

  • 作者：馬衍偉|責編:周涵//田軼靜
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030722164
  • 出版日期：2022/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：627
人民幣：RMB 298 元      售價：元
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內容大鋼
    超導技術被譽為21世紀具有重大經濟和戰略意義的高新技術，在國民經濟諸多領域具有廣闊的應用前景。超導材料是超導應用發展的基礎。本書將全面、系統地論述超導材料的物理基礎、發展現狀、結構特性和製備過程中一系列關鍵技術及其應用。全書共10章，首先介紹超導體的基本現象、磁通釘扎及其特性和由磁通釘扎所引起的電磁現象，以及性能測試與表徵技術等與超導應用相關的基礎知識，其次重點闡述低溫超導線材、Bi系高溫超導線帶材、YBCO塗層導體、MgB2超導線帶材以及鐵基超導線帶材的製備及加工、組織調控、磁通釘扎與傳輸性能和最新應用進展。本書從理論與實踐上體現了當前超導材料及相關科技的國際水平。
    本書內容翔實豐富、深入淺出，並附有大量附表和參考文獻，適合高等學校、科研院所、相關企業從事超導研發的科研人員、生產技術人員和管理工作者等閱讀，同時可作為超導物理與超導材料、材料科學與工程、物理、化學、電氣工程相關專業的師生學習參考用書。
作者介紹
馬衍偉|責編:周涵//田軼靜
    馬衍偉，中國科學院電工研究所研究員、博士生導師，中國科學院大學崗位教授。國家傑出青年科學基金獲得者（2010年），國家「萬人計劃」領軍人才，國務院政府特殊津貼專家。現為中國科學院電工研究所超導與能源新材料研究部主任、中國科學院物理研究所超導國家重點實驗室學術委員會委員、美國應用超導大會程序委員會委員、國際低溫材料大會委員會委員、歐洲應用超導大會國際咨詢委員會委員、IEEE電力與能源協會（PES）儲能技術委員會（中國）常務理事以及Superconductor Science and Technology、Physica C、《物理》等期刊編委。擔任國家重點研發計劃項目首席科學家、科技部重點領域創新團隊負責人。     長期從事實用超導材料、高比能超級電容器及關鍵材料研究。相關工作曾入選科技部「十一五」國家重大科技成就展。迄今為止，發表SCI論文360多篇，獲得國家發明專利授權90余項，在國際會議上作Invited/Plenary報告70多次。多次入選愛思唯爾中國高被引學者，獲得「中國科學院先進工作者」榮譽稱號，並人選2019中國科學年度新聞人物。由於在新型鐵基超導材料實用化研究領域的開創性工作，榮獲歐洲應用超導學會「2019年國際應用超導傑出貢獻獎」（系我國首次獲獎）。
目錄
序一
序二
前言
第1章  緒論
  1.1  超導電性的發現
  1.2  超導材料的發展歷程
  參考文獻
第2章  超導體的基本特性和相關理論
  2.1  零電阻效應
  2.2  臨界磁場和臨界電流
  2.3  完全抗磁性
  2.4  超導材料的種類
  2.5  倫敦理論
    2.5.1  二流體模型
    2.5.2  倫敦理論與磁場穿透深度
  2.6  金茲堡-朗道（G-L）理論
    2.6.1  G-L理論的兩個特徵參數：穿透深度和相干長度
    2.6.2  磁通量子效應
  2.7  超導體的微觀機理——BCS理論
    2.7.1  實驗基礎
    2.7.2  庫珀對
    2.7.3  BCS理論概述
  參考文獻
第3章  超導材料的應用物理基礎——磁通釘扎與電磁特性
  3.1  引言
  3.2  第Ⅱ類超導體的磁化曲線和相圖
  3.3  磁通線及其結構
  3.4  磁通釘扎中心和釘扎力
  3.5  臨界態比恩模型
  3.6  磁滯回線與不可逆場
    3.6.1  磁滯回線
    3.6.2  不可逆場
  3.7  磁通運動的種類
    3.7.1  磁通流動
    3.7.2  磁通蠕動
    3.7.3  磁通跳躍
    3.7.4  增強穩定性的措施
  3.8  交流損耗
    3.8.1  磁滯損耗
    3.8.2  耦合損耗
    3.8.3  自場損耗
  3.9  實用超導材料及其應用要求
    3.9.1  高臨界參數
    3.9.2  強電應用對超導導線的要求
  參考文獻
第4章  超導材料的物性測量與微觀結構表徵技術
  4.1  引言
  4.2  超導材料物性的測量
    4.2.1  臨界轉變溫度的測量
    4.2.2  臨界磁場的測量

    4.2.3  臨界電流密度的測量
    4.2.4  實用化性能的測量
  4.3  微觀結構表徵技術
    4.3.1  熱重和差熱分析
    4.3.2  光學顯微鏡
    4.3.3  X射線衍射
    4.3.4  掃描電子顯微鏡及能譜分析
    4.3.5  透射電子顯微鏡
    4.3.6  電子背散射衍射
  參考文獻
第5章  低溫超導材料
  5.1  引言
  5.2  NbTi合金
    5.2.1  NbTi合金相圖
    5.2.2  成分對NbTi合金性能的影響
    5.2.3  NbTi超導體的製備技術
    5.2.4  人工釘扎NbTi超導體的製備技術
    5.2.5  實用NbTi線材小結
  5.3  Nb3Sn超導材料
    5.3.1  A15化合物簡介
    5.3.2  Nb3Sn超導體
    5.3.3  Nb3Sn線材的製備方法
    5.3.4  Nb3Sn線材的臨界電流密度
    5.3.5  Nb3Sn線材的機械性能
  5.4  Nb3Al超導材料
    5.4.1  Nb3Al超導體的物理特性
    5.4.2  Nb3Al超導線材的製備技術
    5.4.3  小結
  參考文獻
第6章  氧化物高溫超導材料的結構、物性和磁通釘扎
  6.1  引言
  6.2  氧化物高溫超導體的晶體結構
    6.2.1  鈣鈦礦型結構簡介
    6.2.2  氧化物高溫超導體的層狀結構特徵
    6.2.3  氧化物超導體的晶格常數
  6.3  影響臨界轉變溫度的幾個關鍵因素
    6.3.1  氧含量和載流子濃度對Tc的影響
    6.3.2  CuO2層數對Tc的影響
    6.3.3  摻雜對Tc的影響
    6.3.4  壓力對Tc的影響
  6.4  氧化物超導體的超導特性
    6.4.1  相干長度和各向異性
    6.4.2  超導能隙
    6.4.3  臨界磁場及其各向異性
    6.4.4  氧化物超導體的臨界電流密度
    6.4.5  晶界弱連接
  6.5  氧化物高溫超導體的磁通釘扎特性
    6.5.1  磁通物質和磁通相圖
    6.5.2  高溫超導體中的本征釘扎
    6.5.3  磁通釘扎機制及分類

    6.5.4  熱激活磁通蠕動
    6.5.5  磁通渦旋玻璃-液態轉變與E-J曲線
    6.5.6  不可逆線
    6.5.7  尖峰效應
  參考文獻
第7章  Bi系高溫超導線帶材
  7.1  引言
  7.2  Bi系超導體的結構特徵及相關物理性質
  7.3  Bi系超導體的相圖
    7.3.1  Bi-2212相
    7.3.2  Bi-2223相
  7.4  Bi系超導體的織構化
  7.5  Bi-2223高溫超導帶材的製備技術
    7.5.1  前驅粉的合成
    7.5.2  冷加工工藝
    7.5.3  熱處理工藝
    7.5.4  高壓熱處理
  7.6  微觀結構對臨界電流密度的影響
    7.6.1  超導芯緻密度
    7.6.2  織構化
    7.6.3  第二相和缺陷
    7.6.4  銀/超導芯的界面結構
  7.7  Bi-2223/Ag帶材的臨界電流密度
    7.7.1  不同溫度下的Jc（B）特性
    7.7.2  Bi-2223帶材Jc的弱連接特性
    7.7.3  提高Jc的途徑
  7.8  臨界電流傳輸模型
  7.9  Bi-2223帶材實用化性能研究進展
    7.9.1  力學性能
    7.9.2  交流損耗
    7.9.3  性價比和市場競爭力
  7.10  Bi-2212高溫超導線材
    7.10.1  Bi-2212線材發展簡況
    7.10.2  Bi-2212線材製備技術
    7.10.3  Bi-2212線材的熔融熱處理工藝
    7.10.4  Bi-2212線材的微觀組織
    7.10.5  前驅粉末的影響
    7.10.6  滲漏問題
    7.10.7  臨界電流密度
    7.10.8  小結
  參考文獻
第8章  第二代YBCO高溫超導帶材
  8.1  YBCO超導體的晶體結構及晶界特徵
  8.2  YBCO高溫超導帶材的製備技術
    8.2.1  YBCO高溫超導帶材的結構
    8.2.2  金屬基帶及其製備技術
    8.2.3  緩衝層
    8.2.4  超導層
  8.3  超導層的厚度效應
  8.4  人工磁通釘扎技術

    8.4.1  人工釘扎中心
    8.4.2  提高超導磁通釘扎的途徑
  8.5  臨界電流密度的各向異性
  8.6  基於REBCO帶材的高溫超導磁體研究進展
  8.7  塗層導體總結和展望
  8.8  高溫超導塊材
    8.8.1  YBCO體系的相圖
    8.8.2  YBCO塊材的製備方法
    8.8.3  高溫超導塊材的性能與發展
  參考文獻
第9章  MgB2超導線帶材
  9.1  引言
  9.2  MgB2的晶體結構及相關物理性質
    9.2.1  MgB2的晶體結構
    9.2.2  MgB2的電子結構
    9.2.3  MgB2的超導機理
    9.2.4  MgB2的物理化學性質
  9.3  Mg-B體系相圖及成相熱力學研究
    9.3.1  Mg-B體系相圖
    9.3.2  MgB2成相熱力學與動力學研究
  9.4  MgB2超導體的多孔性
  9.5  MgB2超導體的製備方法
    9.5.1  MgB2多晶塊材
    9.5.2  MgB2單晶樣品
    9.5.3  MgB2超導薄膜
  9.6  MgB2超導線帶材的製備方法
    9.6.1  擴散法
    9.6.2  連續裝管成型工藝
    9.6.3  粉末裝管法
    9.6.4  中心鎂擴散法
  9.7  MgB2線帶材的PIT製備技術
    9.7.1  粉末原料
    9.7.2  包套材料的選擇
    9.7.3  機械加工工藝
    9.7.4  熱處理工藝
  9.8  提高MgB2線帶材臨界電流密度的主要方法
    9.8.1  化學摻雜
    9.8.2  提高晶粒連接性
    9.8.3  提高晶界釘扎的方法
    9.8.4  PIT法線帶材小結
  9.9  中心鎂擴散法製備MgB2線材
    9.9.1  IMD工藝特點
    9.9.2  影響IMD線材超導性能的主要因素
    9.9.3  IMD線材的實用化研究
  9.10  MgB2線材的應用研究
  9.11  展望
  參考文獻
第10章  鐵基超導線帶材
  10.1  前言
  10.2  鐵基超導體的晶體結構和基本特徵

    10.2.1  1111體系
    10.2.2  122體系
    10.2.3  111體系
    10.2.4  11體系
    10.2.5  新型結構體系
    10.2.6  晶體結構與超導電性的關係
  10.3  鐵基超導體的相圖
    10.3.1  1111體系的相圖
    10.3.2  122體系的相圖
    10.3.3  11體系的相圖
  10.4  鐵基超導體的超導特性
    10.4.1  臨界轉變溫度
    10.4.2  上臨界場
    10.4.3  臨界電流密度
    10.4.4  晶界載流能力
  10.5  鐵基超導線帶材的製備技術
    10.5.1  粉末裝管法
    10.5.2  鐵基超導線帶材的早期研究
    10.5.3  包套材料的選擇
    10.5.4  鐵基超導前驅粉末
    10.5.5  冷加工工藝
    10.5.6  熱處理工藝
  10.6  鐵基超導線帶材載流性能的提高研究
    10.6.1  元素摻雜
    10.6.2  先位PIT法
    10.6.3  晶界弱連接效應與軋制織構法
    10.6.4  超導芯緻密化工藝
    10.6.5  高性能122超導帶材的微結構與載流性能影響機制研究
    10.6.6  高性能122鐵基超導帶材磁通釘扎研究
  10.7  其他體系鐵基超導線帶材的製備研究
    10.7.1  11體系
    10.7.2  1111體系
    10.7.3  其他新型體系鐵基超導線材
  10.8  鐵基超導塗層導體研究
  10.9  鐵基超導線帶材實用化研究及應用探索
    10.9.1  高強度鐵基超導線帶材
    10.9.2  多芯鐵基超導線帶材
    10.9.3  各向異性
    10.9.4  力學性能
    10.9.5  熱導特性
    10.9.6  交流損耗
    10.9.7  鐵基超導長線
    10.9.8  超導接頭
    10.9.9  超導線圈
  10.10  小結與展望
  參考文獻

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