合金超導體
關注創建者：隔靴搔癢 創建時間：2019-01-21
合金超導體的視頻教程
H-fei法計算超導體磁場
H?phi方法由磁場強度矢量H和磁標勢phi組合而成，在超導區域(有電流存在)求解磁場強度，在空氣域中(沒有電流存在)僅求解磁標勢.
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一維軸對稱超導體溫度跳躍
1.無限長柱狀超導體簡化 外磁場作用下的磁場方向無限長的柱狀超導體可簡化為一維模型。 2.動態磁場下超導體的磁通跳躍 磁通跳躍引起了超導體內溫度短時間局部積累，大量熱量又迅速與邊界進行交換，從而造成溫度跳躍。以下為兩種不同的溫度跳躍情況。
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合金超導體的實例教程
高熵合金超導體
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自2014年高熵合金超導體被發現以來，超導已經成為高熵合金最具吸引力的性能之一。超導體具有三個基本特征：
完全電導性、完全抗磁性、通量量子化。
?基于馬蒂亞斯定則（Matthias rule），許多由過渡族金屬元素構成的高熵合金成為介于過渡金屬晶體超導體與氣體超導體的中間材料。
超導性的魯棒性抵抗超高壓或超磁性是一個新的發現。
在這一研究領域，許多研究人員正在研究高熵合金超導體與其他常規超導體和非常規超導體之間的超導特性差異。關于高熵合金超導體的材料研究才剛剛開始，有可能促成新現象的意外發現。
Jiro Kitagawa在綜述中著重闡述了高熵合金超導體的研究現狀，發現目前研究最多的晶體結構是bcc，主要化學成分為Hf、Zr、Ti、Ta、Nb和V, 價電子數（VEC）值為4或5，bcc型高熵合金超導體可以看作是介于晶型超導體和非晶型超導體之間的中間體系。并對材料的設計進行了討論。
展開 鈮鈦合金超導體在數千種已知的超導體中以其優異的綜合性能得到廣泛的應用，是目前醫用核磁共振和大科學裝置超導磁體中的關鍵材料。鈮鈦合金是一種典型的過渡族元素組成的二元合金。前期在對由多元過渡族金屬元素組成的高熵合金超導體(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33的研究中發現，在超高壓力下（百萬大氣壓以上的壓力為超高壓力，100萬大氣壓=100 GPa），該合金表現出異常穩定的超導電性【PNAS 114(2017)13144】。由于鈮和鈦是這種高熵合金的主要構成元素，通過對鈮鈦合金超高壓力下超導電性的研究，能加深對高熵合金超導的微觀機制的理解。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室和普林斯頓大學合作，對鈮鈦合金超導體在超高壓力下的超導電性進行了系統的研究。發現鈮鈦合金在高達261.7GPa的壓力下仍保持具有零電阻的超導電性，這表明鈮鈦合金是所有超導體中目前已知的最耐壓的超導體。 這個壓力是已有報導的超導電性存在的最高壓力。在該壓力下鈮鈦合金超導體超導的轉變溫度由常壓下的9.6K提高到了19.1K，合肥強磁場高壓磁阻實驗結果表明在211GPa壓力和1.8K溫度下其臨界磁場由15.4T提高到了19T。這是過渡族金屬元素合金超導體中所發現的最高超導轉變溫度和最高臨界磁場。上海光源同步輻射高壓XRD實驗結果表明，在200 GPa壓力下沒有發生晶體結構變化，但其體積被壓縮了大約43%。
上述研究揭示了由過渡族金屬元素構成的合金超導體在高壓力下其超導電性具有可抵御大形變而穩定存在的特性，這與銅氧化物和鐵基超導體超導電性對體積變化的高度敏感性形成了鮮明的對比，也與后過渡族金屬元素超導體（價態電子中d電子滿殼層）的超導轉變溫度隨體積壓縮而下降的行為明顯不同。
展開 中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室SC10組長期進行新型超導體的探索研究，在2014年即首次報道了LaO1–xFxBiSSe中增強的超導電性（arXiv: 1404.7562）。最近，該研究組的博士研究生阮彬彬、趙康等人在任治安研究員的指導下，發現了新型四元化合物Bi3O2S2Cl。粉末X射線衍射表明該化合物屬于I4/mmm (No. 139) 空間群，晶格常數a = 3.927(1) ?，c = 21.720(5) ?。通過調節S含量，Bi3O2S2Cl實現了從半導體到超導體的轉變，超導轉變溫度Tc約為3.5 K。（圖1）
圖1. Bi3O2S2Cl的晶體結構以及自摻雜引起的超導電性
通過與先進材料與結構分析實驗室楊槐馨研究員等人合作的透射電鏡研究分析表明，Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2+和[BiS2Cl]2–層交替堆疊構成（圖2）。其中[BiS2Cl]2–層是由Bi-Cl無限四方平面層構成，S原子位于八面體上下頂點上。在鉍的鹵化物中，該類型的結構尚屬首次報道。霍爾效應測量表明該化合物為n型半導體，通過S空位的摻雜，可以引入載流子進而誘發超導。該化合物的超導層為[BiS2Cl]2–層，與已知的BiCh2基超導體均不相同。
圖2. 多晶Bi3O2S2Cl的SEM與TEM圖譜
研究小組通過優化實驗條件，成功得到了Bi3O2S2Cl單晶樣品，并在此樣品中觀測到體超導電性，Tc約為2.8 K（圖3）。在Bi3O2S2Cl中所發現的新型[BiS2Cl]2–層是一種新的結構單元，通過改變絕緣層[Bi2O2]2+，有望合成出更多的新型層狀含鉍化合物，在新型超導體和熱電材料等研究領域具有重要價值。
圖3.
展開 【前言】
高溫氧化銅超導體由堆疊的CuO2組成，電子帶結構和磁激發主要是二維的，但超導相干性是三維的。這種二分法強調了面外電荷動力學的重要性。目前研究人員已經發現，在光學可達到的有限動量范圍內，面外電荷動力學在正常狀態下是非相干的。
【成果簡介】
今日，來自斯坦福大學的Z. X. Shen, T. P. Devereaux,和W. S. Lee（共同通訊）聯合在Nature發表文章，題為“Three-dimensional collective charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors”。作者使用共振非彈性X射線散射來探索布里淵區所有三維空間的電荷動態。電子摻雜氧化銅激發(模式)的極化分析揭示了它們的電荷來源。激發沿著面內和面外兩個方向擴散，這揭示了它的三維性質。面外分散的周期性對應于相鄰CuO2平面之間的間距，而不是晶體c軸晶格常數，這表明面外庫侖相互作用是相干面外電荷動力學的原因。作者觀察到的特性是渴望已久的“聲等離子體激元”的特征，這是分層系統預測的不同電荷集合模式的一個分支，并被認為在調解高溫超導性方面將發揮重要作用。
【圖文簡介】
圖1. 層狀電子氣中的等離子體激元以及電子摻雜氧化銅的電荷激發
圖2. 區域中心的激發三維性
圖3.
展開 然而，目前可拉伸的液態金屬導體材料面臨著兩個嚴峻的挑戰。首先，由于比表張力很大 （以鎵銦錫共熔液態金屬為例，室溫下的表面張力為718 mN m-1），液態金屬很難自動在可拉伸的高分子基底表面浸潤及鋪展，這給液態金屬導體的制備帶來困難。其次，由于大應變拉伸時導體材料的尺寸變化，導體的電阻不可避免地會有很大的增加 （幾十幾百倍）。此外，在可穿戴電子的是長期實際應用中，材料的透氣性對穿著舒適性也極為重要。基于以上，鄭子劍教授團隊通過對超浸潤液態金屬及拉伸導電性增加的聚合物分子框架的設計，在三維多孔的纖維網絡修飾可與液態金屬反應型浸潤的銀層，使得液態金屬的浸潤接觸角到0°左右。同時，纖維網絡的毛細力使得液態金屬可快速灌輸到超親的纖維網絡中。這一現象在拉伸過程中更加明顯，進而產生更多的導電回路來緩解電阻在大應變下的變化。
圖1. 超浸潤液態金屬及拉伸導電性增加的液態金屬導體材料的制備。
該團隊通過液態金屬與銀層的反應型浸潤，制備銦銀的金屬間化合物，使得液態金屬在靜電紡絲纖維網絡表面的接觸角從145°降低到0°左右。同時，由于靜電紡絲網絡的毛細力，液態金屬可進一步灌輸到其三維多孔的結構中，可得到高液態金屬載量 （64~210 mg cm-2）低電阻的可拉伸導體材料。在實際應用中，該導體材料還能在拉伸-松弛的過程中形成橫向網狀和垂直彎曲的褶皺結構，使得該導體具有透氣透水性。這項研究工作為高導電性、高導電穩定性、超浸潤的液態金屬可拉伸導體材料設計提供了一種新的策略。
圖2. a)液態金屬載量與導電性的關系；b)應力應變曲線；c) 應變下的電阻變化；d) 循環拉伸測試過程中的電阻變化。
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2022年4月12日，南極熊獲悉，總部位于佛羅里達州的 Sintavia是一家主要專注于航空航天應用的3D打印服務商，最近對外宣布，采用兩臺AMCM M4K-4金屬3D
在這一研究領域，許多研究人員正在研究高熵合金超導體與其他常規超導體和非常規超導體之間的超導特性差異。關于高熵合金超導體的材料研究才剛剛開始，有可能促成新現象的意外發現。
液態金屬憑借其高導電性，室溫下可任意形變及低模量的特點，在可拉伸及可穿戴電子材料領域具備很好的商業應用前景。然而，目前可拉伸的液態金屬導體材料面臨著兩個嚴峻的挑戰。首先，由于比表張力很大 （以鎵銦錫共熔液態金屬為例，室溫下的表面張力為718 mN m-1），液態金屬很難自動在可拉伸的高分子基底表面浸潤及鋪展
超晶格儲氫合金是由[A2B4]和[AB5]亞晶格延c軸方向堆垛而成(圖1(a))，兼具了AB2結構的高容量和AB5結構的高催化性能，被認為是一類極具潛力的新型稀土儲氫材料。然而，該類合金復雜的堆垛模式也為其結構穩定性帶來了不利影響。主要問題是[A2B4]和[AB5]亞晶格在吸/放氫過程中的異步膨脹/收縮，會引起界面產生大量微應變(圖1(b))，從而導致合金結構穩定性急劇下降。 為此，燕山大學韓樹民
中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室SC10組長期進行新型超導體的探索研究，在2014年即首次報道了LaO1–xFxBiSSe中增強的超導電性（arXiv: 1404.7562）。最近，該研究組的博士研究生阮彬彬、趙康等人在任治安研究員的指導下，發現了新型四元化合物Bi3O2S2Cl。粉末X射線衍射表明該化合物屬于I4/mmm (No. 139) 空間群，晶格常數a
以鈦合金板坯鍛件為研究對象，改變傳統的鐓粗拔長展寬工藝，采用直接拔長進行展寬，解決傳統鐓粗工序中經常出現坯料腰部折疊缺陷的質量問題，提高鍛造生產效率約22%，提高材料利用率約2%。通過有限元模擬分析成形展寬過程，為實際生產提供理論指導，并通過實際生產驗證整個工藝過程，為研制更高質量、生產效率、材料利用率的成形工藝提供指導。
本文針對某公司鈦合金板坯鍛件，材料為TA2，要求成形尺寸2050+15
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室和普林斯頓大學合作，對鈮鈦合金超導體在超高壓力下的超導電性進行了系統的研究。發現鈮鈦合金在高達261.7GPa的壓力下仍保持具有零電阻的超導電性，這表明鈮鈦合金是所有超導體中目前已知的最耐壓的超導體。 這個壓力是已有報導的超導電性存在的最高壓力。
【前言】
高溫氧化銅超導體由堆疊的CuO2組成，電子帶結構和磁激發主要是二維的，但超導相干性是三維的。這種二分法強調了面外電荷動力學的重要性。目前研究人員已經發現，在光學可達到的有限動量范圍內，面外電荷動力學在正常狀態下是非相干的。
【成果簡介】
今日，來自斯坦福大學的
【引言】
近年來，具有合適晶粒尺寸相的超級相容性和有利的沉淀物陣列相結合，實現了功能和結構抗疲勞性和形狀記憶合金的滯后性的降低。本文分析和比較這些例子，闡明這些因素的作用，及在更苛刻的應力誘導相變的情況下，仍存在的問題。這些因素的控制有助于合金體系的開發。本文展現了改善形狀記憶合金的重要方法，以及新的可逆轉化多鐵性。
【引言】
形狀記憶合金（SMA）的超彈性已在包括生物裝置在內的領域獲得實際應用。它是由應力誘發的馬氏體轉變（MT）和逆轉變引起的。由于MT與潛熱有關，因此當絕熱地施加或去除應力時，應力誘導的MT導致試樣溫度升高或降低。這種行為通常被稱為彈性熱效應。最近，SMA中的彈性熱效應引起了很多關注，因為它具有可用于新的制冷系統的高潛力。對于超彈性和彈性熱效應
