超导体陶瓷材料的科学研究.docx
《超导体陶瓷材料的科学研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超导体陶瓷材料的科学研究.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
超导体陶瓷材料的科学研究
超导体陶瓷材料的科学研究
（草稿）
骆 萌
1986年，在超导科学中出现了重大的突破，Bednorz和Muller发现某些氧化物陶瓷具有超导性,①旋即在学术界引起非凡的反响，由此各国科学家掀起了一场以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以探索高临界超导体为目标的“超导热”（注）,至今仍在更深更广泛地领域发展。
超导电材料是新材料领域崛起的一支极为重要，有人指出现在高温超导材料将在今后世纪得到广泛应用，在发电，供电，运输，医疗，科技和信息化工程等方面带来革命性发展的生力军，对之研究，开发，应用必将促进材料科学发展，对经济的影响程度可能超过电活和晶体管，在工农业各方面和人民生活中引起一场重大的革命。
②超导电材料是一类在一定条件下电阻为零的材料，超导体的基本特征可用三个物理量来描述。
③即临界温度Te，临界磁物HC，临界电流Jo。
这三个物理量相互有联系，参见有关示意图。
临界温度（Tc）是材料从正常态转变到超导态的温度，临界磁场（Hc）是这样的物理概念，在临界温度下施加一个大于Hc的磁场，从而使超导材料失去超导性。
临界电流（Jo）指在一定的温度和磁场下，超导体通过电流的限度（大于此限度超导体就会转变成其他材料），超导体最为直观的性质是直流电阻为零，但仅有此种特征还不一定是超导体，还要具有在零电阻温度时，其内部磁场强度为零。
这个概念出自迈斯纳效应，WMeissner
等根据实验事实指出，如果超导体在磁场中冷却到转变温度以下，则在转变之处磁感应线将从超导体内被排出。
④这个结果后来由理论计算出来，因此，超导体除直流电阻为零外，其最为本质的性质是完全抗磁性，超导体的材料已发现有数千种，一般分为第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体（其图象见④P400，图4），第一类超导体（包括除银和钒以外的纯金属），第二类超导体包括铌，钒各种超导体合金及化合物。
⑤如现在正在研究的高Tc氧化物超导体，第Ⅰ类和第Ⅱ类超导体超导电机制没有区别，在两种类型的零磁场中，在超导态——正常态转变之处具有相似的热学性质，但迈斯纳效应则完全不同，第Ⅰ类超导体完全排除磁场，直到超导体电性突然破坏，然后磁场完全穿透。
理想的第Ⅱ类超导体完全排除磁场直到磁场达到某Hc以上，磁场受到部分排除，但样品仍保持电超导，在更强的磁场Hc2下，磁通完全穿透。
同时超导电性消失，变成正常态。
现在有第三类以上的超导体，有关进展另文介绍，从材料使用的角度，一种优良的超导体要求临界温度，临界磁场和临界电流三个参尽量高些，而且越高，实用价值越大。
超导体材料研究的发展概况
普通铜钱，铝钱在通电时是有电阻的。
如何减少电阻一直是物理学家研究的课题，许多金属材料的电学性质，随着温度下降，电阻会减少，当样品冷却到绝对零度附近时，电阻率几乎为零，这时它具有超导电性，1911年荷兰科学家RQunes首先发现水银（汞）有超导性，这是他在实现惰性气体He液化之后，在液He温区测量金属的导电性能时意外发现的，在临界温度Tc=4.2K（-269kc）时,金属汞会突然失去电阻,并呈现抗磁性。
以后，物理学家又进行了大量研究,发现一些金属和合金在低温下具有超导性,如Pb，PbBi合金等。
但另外许多金属，即使处于极低的温度（＜1k）亦没有呈现超导性。
同时关于超导电性的机理一直没有正确的理论阐述，直到1957年，美国科学家BardcenCooper和Schriffer等人，⑥对不可思议超导性的现象，提出了全面系统的合理解释（即BCS）。
简单地说，BCS理论是由于电声子相反作用产生吸力。
而造成在费米面附近动量相等，自旋和动量方向相反的电子形成成子对这一理论图象。
而建立的某种微观理论，给出的临界温度为：
Tc=1.14θexp【-1/υ0】.式中：
Ｄ是费米面上电子态密度，υ为电子一声子（点阵）相互作用，θ是德拜温度，该Tc值与实验数据完全吻合。
故这个理论对某些元素的解释是成功的，如超导体是金属内传导电子的有序态，这一有序性是松散结合电子对的形成。
在超低温条件下，电子对会大量形成，并以一定的速度，无损耗地移动，在宏观上表现为电流能无阻档地流动，从而使金属材料呈现出超导性。
当温度升高时，金属内部的热运动会加刷。
热运动不但会破坏电子对，还会影响其余电子对的形成。
当大多数电子对不存在时，材料的超导性就会消失而恢复常态，概据为，在低温转变温度的温度下，电子是有序的，导致超导性，但高于转变温度时，它们是无序的，材料是正常态的，正常态与超导态之间的转变在热力学上，是可逆的。
这便是超导物理学发展中起着重要作用的BCS理论。
五十年代后期以来，发现了超导电临界温度（Tc）升高，许多高磁场条件的金属化合物超导体研制出来，称之为第二类超导体，这种超导体的特点，在几万高斯磁场下，通过几万安培电流仍然保持超导态，这样在强磁性电子材料方面有重要应用价值，同时超导隧道效应（约瑟夫逊效应）又发现了，它导致了“量子干涉器”等电子器件的出现，在微弱磁场，电压检验等方面具有不可比拟的的优势，从此，超导体从完全理论性的研究变成一门新技术——超导电技术，这项新技术有许多重要的应用，如磁场探测仪可用于采矿，地质，高能物理等方面，还可用于电子，机械，情报，医疗，交通运输，基础科学等方面。
实现超导电技术的主要障碍，在于这时超导电体临界温度很低，该技术需在液氦温区工作。
高磁场超导电材料
化合物
Tc（K）
化合物
Tc（n）
Nb3Sn
18.05
V3Ga
16.5
Nb3Ge
23.2
Nb3Si
17.1
Nb3AL
17.5
Pbmof～4S6
14.4
NbN
16.0
Ti2CO
3.44
（SN）x聚合物
0.26
La3In
10.4
从而出现一系列问题，如液He成本昂贵，设备复杂，维修困难，安全系数小等，除非在某些非此不可的重大项目外，一般不用超导电技术，因此，把超导体的临界温度提高到液氮温区（—96℃）或更高温度，才能大大简化工作条件，实现超导电技术的普及和实用化要求，故长期以来，实现在液氮温区超导自然成为各位科学家为之奋斗的目标。
高Tc氧化物陶瓷的发现开创了超导电技术的一个新的里程碑。
国际商用机器公司（IBM）瑞士实验室的两位科学家，贝德诺尔兹和米勒最先发现了高温超导材料，这种由钡，铜，氧组成的金属氧化物，在30K（－245℃）时呈现超导性，这一重大发现出于偶然，贝和米的工作是从事绝缘氧化物，铁电体和介质材料的研究，后来专门研究各种氧化物的电子性质。
1986年1月，他们研究BaLaCu的氧化物时发现,此材料在13K（-260℃）时电阻为零,同年4月发表了第一篇论文以后，数月中,他们采用元素替换的方法,使这种多元氧化物电阻为零的温度提高到35K（-238℃）,并证实了抗磁性的存在,这一很有意义的开创性工作,导致了全世界探索高温超导体的热潮,使超导研究从金属化合物超导体研究转为金属氧化物超导体的研究。
不久，日本东京大学工学部专家又将超导温度提高到37K。
12月30日，美国休斯郭大学朱经武又将零电阻温度提高到40.2K,到了1987年,氧化物超导研究顿时热闹起来,陶瓷超导体的Tc值超过了液氮温度,这一研究突破可从中科院物理所的工作来看。
71986年9月,该所在赵忠贤领导下,开始氧化物超导体的工作,不久在这方面取得进展。
2月15日，美国的朱经武，吴茂昆获得零电阻温度为98K的超导体。
3月3日，日本宣布发现零电阻温度，为123K的超导体。
3月12日，北京大学成功地用液He进行超导浮经原实验。
后来美国橡树岭国家实验室和日本筑波使大学都有制备成功室温超导体的极道，这将为超导材料的研究开辟广阔的前景，至今世界各国已经对各种氧化物超导体陶瓷进行了深入的探讨。
由于在氧化物陶瓷超导体方面的卓越工作以及在科学上的贡献，瑞典的科学院将1987年诺贝尔物理学奖授于瑞士苏黎士IBM研究实验室的阿列克斯米勒与乔治，比德诺尔兹，以表彰他们由于发现新型氧化物陶瓷材料而使超导研究出现的创世纪性的突破。
值得特别指出，这是几千年来陶瓷领域第一项获得的诺贝尔奖，请大家怀念和高兴。
超导电材料研究开发之经过
第一阶段1911-1957年 低温物理学，汞和其他金属及金属超导性的发现，研究，BCS理论提出。
第二阶段1957-1986年 高磁场超电导材料发现，第二类超导体，超电导应用技术的开发。
第三阶段1986－ 高临界温度超电导材料的发现，液氮温区以上超导技术应用。
提高临界温度
一般来说，超导性是在低温下出现的，在元素周期表中的大多数具有超导性的金属元素，都是在绝对温度附近出现的。
另外一些，第二类超导性的临界温度亦不高，如合金，金属间化合物和半导体，目前已知零电阻温度从23.2K（合金,Nb3,Ge）至0.01K（某些半导体,见AIPHandbook,3rded）因此,以往的超导体是在极低温度下才能工作,难以实现推广使用。
超导电技术之所以长期得不到普及的本源。
是超导体材料的临界温度很低，需在液氮温区工作，存在复杂而昂贵的制冷问题。
因此，寻找在较高温度下工作的超导体，已成为科学家长期梦想的目标。
首先实现在液氮区（-96℃）以上的临界温度的超导体就已经很理想了,这种条件现在有了很大的改善,液氮不仅便宜,而且容易生产使用,使用液氮的设备也较简单和易于维护,安全性较高。
从1911年到1986年初,超导转变温度（Tc）一直以每10年增长4K的缓慢速度增长,见图（9），以此速度推侧。
要到2100年，超导材料的Tc才有可能达到液氮温度（77K）以上，这也是超导材料普遍应用的前提。
1986年以后，由于发现新型氧化物陶瓷的超导性，情况大为改观，Bednorz和Muller的La-Ba-Cu-O系统超导材料Tc为30K左右，使Tc提高了一倍，初步展示了陶瓷超导体的前景，1987年，氧化物陶瓷超导体材料的Tc已达到液氧温区（-96℃）以上，美国休斯敦大学朱经武等人研制的钇酮氧化物以超导转变温度在90K以上，中国物理学家获得了这种超导体的转变温度为100K，抗磁性93K的结果，美国瑞士IBM实验室制备的超导薄膜，其零电阻温度达87.5K，有可能成为未来材料的基础原料。
日本几家大公司也先后研制出了温度为87K的材料，系钇，钡，铜，氧化物，把烧结成的氧化物研成粉未，再放入外径为1-2um的铜金属内，再将铜管逐渐拉伸，可制成直径为0.6mm的陶瓷线材,长达数10米。
另外,还制成了厚10mm,宽5mm的带材,其超导转变温度达93.5K.
高临界温度超导体的重大突破,以液态氮代替液氮作超导体冷却剂,成本可大大降低。
效益提高20倍，便于广泛应用。
关于现在所记录的最高超导温度记录，是不同的，有说是90K,有说是120K，有说是220K还有说室温下的，如美国洛克希德公司和日本筑波大学的实验都宣称有超导温度在室温15-50℃的超导体，这种说法反映了人们使用超导转变温度，临界温度和零电阻温度等名词的混乱情况，如说，临界温度（Tc）是材料正常态转变至超导态的温度，实际在起本质上是不严谨的，如说“出现超导临界温度”，实际上是指某种材料超导性的温度范围，依习惯说，临界温度这个概念很重要，通常取超导体转变温度较为合理。
材料基本上是“陶瓷”
氧化物超导体，实际上是一种新型陶瓷材料，与氧化物陶瓷，绝缘体和介电材料很有关系。
这类超导体可以是单晶，10如V SrTi2，La2Ti2O3,高Tc超导单晶YBa2Cu3O7（畸变钙钛矿型），（Lal-xSrx）2CuO4-8（K2NiF4型），亦可以是多晶体，如M2Ba2YCa3Ox体系11Bi-Sr-Ca-Cu-O系。
12等，从这些组成的特点来看。
在某种重要的意义上讲，超导能与玻璃和釉料相比较，当然超导体还可以作成涂层或薄膜形式，到现在为止，至少有五种重要的超导体已经核实：
*La-Ba-Cu氧化物（Muller/Bednorz1986）
*Y-Ba-Cu氧化物（Chu/universityofHouston90k）
*Bi/Ca/Sr/Al/Cu氧化物（Maeda/Japan,12ok）
*La-Sr-Nb-氧化物（Ognshi/Jopan,255k）
*Bi/Pb/Sb/Sr/Ca/Cu氧化物（Liu/China/130k,1989）
采用元素取代或替换的方法，可以衍变生成各种各样的可能具有超导性的复合物，提高超导体转变温度，改善其电磁性质。
17对具有正交钙钛矿结物Y-Ba-Cu-O系的高Tc氧化物进行这方面的研究。
在特定元素配比（123）的化合物中，用稀土元素置换Yba2CU3O7-0化合物的Y元素，除少数元素（Ce，Pm）外，大部分由镧系元素所组成的ReBa2Cu3O7-5化合物的零电阻温度都可以超过85k，有可能在液氮温区工作。
但用3d族元素（Fe，Ni…）置换Cu，则随着置换的增加。
Tc迅速下降。
从数量上说，多元金属氧化物可以通过改变其原子配比和元素掺杂来研究其性能的变化，确切找出超导相，在Tc=22k的Bi-Sr-Cu-O系超导体的基础上添加铝或钙绝等元素，可能显示比110K更高温的超导电性，对不同名义成份Bi-Sr-Ca-Cu-O系样品，如Bi-Sr,Ca,Cu=1:
1:
1:
2（1112）或1111、1113、4224、4334、4424、4336等，经过适当的工艺条件可获得高温超导电性。
其中Bi,Sr,Ca,Cu2O相有超导性，110K超导相和90K超导相，且呈体超导电性。
事实说明，元素置换在超导研究中发挥巨大的作用，元素显换和掺杂也是今后探素更高温超导材料的有效途径之一。
这类新型氧化物超导陶瓷，当然不是任何陶瓷学家熟悉的传统陶瓷制品，它是50年来精密陶瓷的基础上发展起来的一类新型陶瓷，精密陶瓷（ModernCeramics）中有氧化物陶瓷（如AL2O3,ZrO2,MgO.BeO和MgAL2O4等），磁性陶瓷，如PbFe12O19,ZnFe2O4和YbFe10O24等强介电体陶瓷。
（如BaTiO3）氧化物，碳化物和硼化物（如：
Si3N4,SiC,B4C和TiB2）等种类。
13这些精密陶瓷，又称高级陶瓷材料（AdvancedCeramicsmaterial），不是采用粘士或其他天然矿物作原料的传统陶瓷产品，但一般仍沿用陶瓷生产方法，包括粉碎，加工，成型，煅烧等过程制成，这种无机多晶产晶仍称之为陶瓷。
14高温超导体的制备亦不例外，它可以通过固相反应烧结而成，同样实现了成瓷过程，从种类看高温超导体材料是氧化物陶瓷，从性能看，它是一类具有超导电性的陶瓷，不妨将其命名为“超导电陶瓷”以与绝缘体陶瓷区别。
超导电材料的原料是特种的陶瓷工业普通采用的，大多为很纯的氧化物，碳酸盐，硝酸盐或草酸盐，所采用的化学元素是大家很熟悉的，下面列举作为超导材料的组成元素在地壳的组成（包括大气层，水层和岩石层，重量%）中的相对含量（丰度）15
O2
48.6
Ba
Sr
0.040
0.015
Nb
0.002
Si
26.3
Cu
0.007
Pb
0.0016
AL
7.73
Y
0.002
Sb
10×10-4
Ca
3.45
La
0.0018
Tl
30×10-5
Ti
0.42
s
Bi
Ag
2.0×10-5
1.0×10-5
目前超导体陶瓷大都采用氧化物作原料，如CuO,CaO,ZrO2,Y2O3,
PbO,Bi2O3.AL2O3,SiO2,Sr2O3,Nb2O3等等，以往作为高温材料，在科技领域和工业生产大量使用，制成的氧化物陶瓷具有化学稳定性好（如抗氧化性），熔解温度（MP2000℃以上，）高温强度大等特性。
而由Muller和Bednorz发现的氧化物陶瓷具有高温超导体电性则是另外一种完全不同的情况，是出现在摄氏温度以下的特殊电性，即在低温下某一临界温度，材料的电阻突然消失的现象，这种零电阻现象称之为超导现象，这一重大的突破，从一般意义上说是一种出乎意料好的偶然性的突破，这种情况的存在是不多见的，科学史证明偶然性中包含着必然性，超导研究的重大突破。
是长期坚持基础研究的结果，其条件有理论基础，可靠实验技术和合适材料等三方面，六十年代以来，超导基本理论形成和超导电技术以及有关低温物理实验技术和电子学日益完善的情况，为寻找高Tc超导材料进行了大量的探索，选择材料构成了研究的关键。
材料科学常用的有金属材料，无机非金属材料和有机高分材料，与电子工业有关，并且有超导电性能的主要是金属材料，以往人们对金属和合金以及化合物进行了大量研究，发现元素同期表中许多种元素具有低温下超导电性，但这些超导材料的临界转变温度很低，一般在绝对零度附近。
最高零电阻温度不超过30K，如何提高Tc，必须寻找其他材料。
高Tc超导体的发现。
就是在电子材料的基础研究中诞生的。
电子学的发展始终离不开材料应用这个基础，从晶体管，电子管至半导体，集成电路以至计算机，微处理机和机器人等重大发现和发明，都离不开硅酸盐和无机材料的进步。
回顾固体电子学和进程，正是由于半导体单晶的完整性和高纯度以及杂质控制技术的进步，才导致了各种固体元件的出现。
科学界运用这种技术研究陶瓷材料的导电性，介电性以及色调，透明度和电光性能，已经能制造成各种功能的新型陶瓷。
16在电子陶瓷研究深入发达的条件下。
贝德诺尔茨和米勒从绝缘氧化物铁电体和介质材料开始，经过多年的艰苦努力，终于从镝，钛铜等多元素氧化物中发现了高Tc超导性，在科学史建立了不构的功勋。
我们知道，陶瓷材料在电子行业有各种应用，主要包括，装置瓷，电真空瓷，电容器（包括铁电瓷），压电瓷，半导体瓷，磁性瓷和其他瓷，如微波介质，热释电瓷，电光，光弹，光纤材料等，主要利用陶瓷是绝缘体，有介电性等。
17因此，当1986年4月，Bednoeze和Muller公布Za-Bu-Cu-O系材料具有超导性以来，人们才知道陶瓷可以导电，并且在某条件下可以成为超导电体，同时，这一重大发现在学术界引起争议和怀凝。
9因为超导体与作为绝缘体的陶瓷，在概念上是相矛盾的，甚至有物理学家对此加以否定。
不久，各国许多科学家从实验中重现这个实验，结果，证实某些多元氧化物陶瓷中的确存在超导性，尤其是到了1987年，美国，日本，中国，欧洲国等科学家又发现了Tc达90K以上的陶瓷超导体，从而引起了全世界从政治家到市民的普遍重视，进行了一场激烈的“超导体陶瓷”研究竞争。
陶瓷是烧结物，其微晶粒呈现无序排列，成多晶多相结构，其电阻很大，一般不导电。
故大多数陶瓷是绝缘的。
金属氧化物陶瓷则有些不同，它历来作为介电陶瓷主要组成而用于各方面，如果在其中添加适量的杂质，制成半导体陶瓷，如了压敏电阻，热敏电阻和PTC等电子元件，人们很早就注意到，过渡元素氧化物有各种可资利用的性质，如VO2的Tc为50℃，被广泛用于火灾及警器的热敏元件，因此称为“导电陶瓷”。
铁电陶瓷是另一类电子材料。
以钛酸钡系为代表，介电常数非常高，添加各种物质会使特性大幅度变化，主要用作陶瓷电容器材料，后来又发现了透明铁电陶瓷，锆钛酸铅陶瓷PLZI为代表，在PZT中添加Bi.Ba.Sn.La等元素的氧化物，研究其性能变化，发现只有添加La的陶瓷透光性最好，这类材料是一种新型光电陶瓷材料，可利用外场电流的变化改变其电极取向和大小从而控制透射光和反射光。
后来又在PLZT陶瓷中加入少量Fe2O3,得到具有光色效应的透明铁电陶瓷。
这类性能优异的陶瓷的研究方法对氧化物超导体的发现有着重要的作用，PLZT的化学式Pbl-xlax-（ZryTi2）1-x/4O3,Lax在20-30%原子比，锆钛比Y/2可认为是从100/0度到0/100，实际上是Za2O3,PbO,ZrO2,TiO2等不同配比形成的陶瓷材料，其结构为钙钛矿型（ABO3），其中A位置全部由Pb2＋和La3＋填满，而由B位置出现空位来维持电中性。
每加入4个原子的La,Y就应该形成一个B空位，以达到正负离子价数相平衡，如果其中含有一定量的CuO，那么这种铁电材料就会变成超导陶瓷。
一般陶瓷是由绝缘体，但也有少数陶瓷材料在适当情况下具有与液体强电解质相似的离子导电率，二类是离子导电陶瓷，另一类是电子导电陶瓷，离子导电陶瓷由于它的点缺陷浓度很高和离子易于迁移造成的，如CaF2型固熔体，以ZrO2,CeO,ThO2为基，添加碱土金属或稀土氧化物形成可变组成的缺陷固熔体，如：
（ZrO2）1-x（CaO□2-）x和（ZrO2,）1-x（YO、s1/2□O21-x）系固熔体，有很高的氧离子缺陷浓度，在1000℃导电率达10-10-1西门子，可作为氧浓度测定仪和其他装置。
另一例子是陶瓷B-AL2O3（Na1-×ALl11O17＋X/2），具有很高的扩散系数和导电性，其晶体结构由尖晶石型铝氧基块和钠氧层交迭组成，基块间以铝氧桥O-AL-O-AL-O连接。
钠β-AL2O3导电性是由钠离子在垂直于C轴的（NaO）一层平面内的移动产生的，这种材料不仅用在硫钠电池，钠镍电池，隔膜材料，而且广泛用于电子手表，电子照相机，助听器和心脏起搏器中。
另一类导电陶瓷是掺锶铬酸镧，由SrO,Cr2O3,La2O3混合后，在2000℃左右烧结而成。
这种陶瓷材料在200-300℃时,电阻率只有AL2O3的十万分一,在0.01mm下，熔点高.热稳定性好，抵抗钾离子腐蚀性能好是纯粹稀的电子导电体，这与超导体已相去不远了。
本文之所以描述这些具有电性能的陶瓷材料是为了破除陶瓷是电绝缘的概念，同时说明氧化物超导体的出现并非偶然，而是在电子陶瓷材料深入研究的基础上发展起来的。
作为超导电性的陶瓷有其结构，性能和科学规律，需要人们去认识。
陶瓷超导体是用固相烧结法制备的，烧成温度在950-1200℃之间，温度再高可能会熔化。
超导陶瓷和普通陶瓷在烧结过程中所表现的宏观性能的变化规律基本相同，只是烧结机理和最终显微结构有所不同，烧结工艺对于陶瓷产品最为重要，“Ceramic”一导来源于希腊文“Keramos”意即火烧的物品，下面我们描述了氧化物超导体的烧结过程。
样品制备的大致流程是：
以适当氧化物，碳酸盐，硝酸盐（或混用）混匀——预烧（920℃空气）——研磨——压饼——烧结（920℃——950℃，空气），通常还需要重研和再次压饼，烧结。
这类氧化物陶瓷烧结时没有液相或只有不到20%的液相参与反应，主要是颗粒间扩散传质作用，即以固相反应为主，少量液相（如玻璃质）存在时，起着促进烧结，改善显微结构的作用。
固相烧结推动力主要取决于坯料表面能和晶粒界面，高温下，坯中粉料颗粒释放表面能形成晶界，由于扩散，蒸发，凝聚等传质作用，发晶界移动，晶界减少以及颗粒间气孔的排除，从而导致小颗粒减少，大颗粒简并作用。
由于许多颗粒同时长大，一定时间后必然相互紧密堆积成多边形聚合体，形成瓷坯的组织结构。
现在烧结工艺制备的氧化物超导体样品，用扫描电镜研究可知为晶粒堆积，这与陶瓷材料的正常性质相合，即容易形成界面玻璃相和显示较强的Segregational效应，因此造成了一些超导体颗粒或晶粒为半导体或正常金属性的层或界所分开，正常层厚大于超导体相干长度，这对电流的传输有很大的影响。
18烧结块状样品正是由于这些性质差异很大且很不均匀的晶粒组成，考虑样品内晶粒间的弱连接和存在许多孔隙，必将使载流持性下降，而且具有和液He温区超导材料不同的特点。
制备工艺对于超导体的形成至关重要，在陶瓷超导体中存在多种物相，包括超导相和绝缘相，在一定条件下形成，并且从热力学上讲可以相互转化。
如同水的液态——固态——气态的相互可逆变化一样，在多元复合氧化物中有时出现种种超导迹象，如在某些转变温度下有“径路”，说明其中存在超导相，如果将其从混合物中分离出来。
那么这种物质可能呈现高温超导性质，而且是稳定的。
Ba-Y-Cu-O系统超导体现在研究较为成熟，学术界从物理学及法晶学方面，研究YBa
升级会员 