材料科學

1、新材料超導材料有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時，其電阻完全消失，這種現象稱為超導電性，具有這種現象的材料稱為超導材料。超導體的另外一個特征是：當電阻消失時，磁感應線將不能通過超導體，這種現象稱為抗磁性。一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當溫度接近于0K時，其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到4.2K（即269℃）時，發(fā)現水銀的電阻完全消失，超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。

2、使超導體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。超導材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導材料。以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由于常規(guī)低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴復雜的液氦（4.2K）系統(tǒng)中使用，因

3、而嚴重地限制了低溫超導應用的發(fā)展。高溫氧化物超導體的出現，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的磁性能，能夠用來產生20T以上的強磁場。超導材料最誘人的應用是發(fā)電、輸電和儲能。利用超導材料制作超導發(fā)電機的線圈磁體制成的超導發(fā)電機，可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5~6萬高斯，而且?guī)缀鯖]有能

4、量損失，與常規(guī)發(fā)電機相比，超導發(fā)電機的單機容量提高5~10倍，發(fā)電效率提高50%；超導輸電線和超導變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶，據統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國每年的電力損失達1000多億度，若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數十個大型發(fā)電廠；超導磁懸浮列車的工作原理是利用超導材料的抗磁性，將超導材料置于永久磁體（或磁場）的上方，由于超導的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體（或磁場）

5、和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應可以制作高速超導磁懸浮列車，如已運行的日本新干線列車，上海浦東國際機場的高速列車等；用于超導計算機，高速計算機要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時會產生大量的熱量，若利用電阻接近于零的超導材料制作連接線或超微發(fā)熱的超導器件，則不存在散熱問題，可使計算機的速度大大提高。晶體結構。非晶金屬具有非常優(yōu)良的磁性能，它們已用于低能耗的變壓器、磁性傳感器

6、、記錄磁頭等。另外，有的非晶金屬具有優(yōu)良的耐蝕性，有的非晶金屬具有強度高、韌性好的特點。2永磁材料（硬磁材料）永磁材料經磁化后，去除外磁場仍保留磁性，其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可制造永久磁鐵，可把它作為磁源。如常見的指南針、儀表、微電機、電動機、錄音機、電話及醫(yī)療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。鐵氧體的用量大、應用廣泛、價格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁體。金屬永磁材料中，最早使用的是高碳鋼，但

7、磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷（AlNiCo）和鐵鉻鈷（FeCrCo）；稀土永磁，如較早的稀土鈷（ReCo）合金（主要品種有利用粉末冶金技術制成的SmCo5和Sm2Co17），以及現在廣泛采用的鈮鐵硼（NbFeB）稀土永磁，鈮鐵硼磁體不僅性能優(yōu)，而且不含稀缺元素鈷，所以很快成為目前高性能永磁材料的代表，已用于高性能揚聲器、電子水表、核磁共振儀、微電機、汽車啟動電機等。納米材料納米本是一個尺度，納米科學技術是一個融科學前沿的高技

8、術于一體的完整體系，它的基本涵義是在納米尺寸范圍內認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創(chuàng)新物質。納米科技主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學七個方面。納米材料是納米科技領域中最富活力、研究內涵十分豐富的科學分支。用納米來命名材料是20世紀80年代，納米材料是指由納米顆粒構成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸最多不超過100納米。納米材料的制備與合成技術是當前主要的研究方向，雖然

9、在樣品的合成上取得了一些進展，但至今仍不能制備出大量的塊狀樣品，因此研究納米材料的制備對其應用起著至關重要的作用。1納米材料的性能物化性能納米顆粒的熔點和晶化溫度比常規(guī)粉末低得多，這是由于納米顆粒的表面能高、活性大，熔化時消耗的能量少，如一般鉛的熔點為600K，而20nm的鉛微粒熔點低于288K；納米金屬微粒在低溫下呈現電絕緣性；鈉米微粒具有極強的吸光性，因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色；納米材料具有奇異的磁性，主要表現在不同粒徑的納米