有关超导体的毕业论文

本人先总结九条原则（请谅解无暇详细展开，请你自己展开想象的翅膀吧，哈哈）及其课题举例（课题仅仅是初步设想，不够专业、不够深入且缺乏前沿资料，需要深入修改，故仅供参考而已，例如：研究课题不写“研究”二字可能更佳，因为几十年来很多专家学者都认为“研究”二字在科研题目上用得太滥！）：1.自己感兴趣的题目：例如教育学、师范专业专注于启发式、创新性教学法，例如《初论语言是智慧（其次才是语法）》；医学专业：《癌症的心理疗法初探》...2.自己有条件有能力完成的题目：例如：理工农医药学专业需要配备实验室、仪器设备、材料、动物、药品以及科研资金储备；课题举例：《人眼识别机器人的初步研究》《人参皂甙对兔心脏再灌注损伤线粒体的自由基测试对比研究》。再如：人文学科只考虑图书馆藏书、网上资料搜索、查询水平、外语水平、时间如何以及参考文献数量之类。课题举例：《论萨特存在主义与道家阴阳理论的关系》《弗洛伊德心理分析与荣格心理学的分歧对比及其特色以及对人格、社会、健康等方面的不同意义》《量子力学与佛学的关系初步研究》《论色即是空空即是色及其心理学、社会学和医学意义》... ...3.导师感兴趣的题目：这类题目与导师合作，可以节约自己的科研经费，且导师对这方面的课题比较熟悉，可以得到有的放矢的指导，导师与学生互利共生，互相促进，不亦乐乎？例如：导师的主要科研目标是《心肌损伤的保护》且已经开始了《兔心肌线粒体自由基ESR测试》,那么他需要进一步做《兔心肌内质网的超速分离和自由基测试》，那么你即可直接接过来做此课题，或者推理自设第三个课题《大白鼠心肌细胞培养细胞膜自由基测试》之类；如此等等，以此类推，可以触类旁通。4.国家资助的题目：一般只有著名专家教授才能申请到这类高端课题，本科生专科生可以借助这个平台，更容易得到导师的指导、帮助，更快完成科研题目和任务，例如可以凭借国家自然科学基金系列课题的一个小项目，节约选题时间和经费。题目举例：《超导体材料的新发现》《海底隧道沉箱作业的经济化设想》《深海潜水艇的迷你化改进设计方案》《航天火箭的新燃料改进措施》《石油钻井平台的微型化方案的可行性研究》... ...5.专家没有解决的题目：例如：医学类《痴呆症的手法医学疗法与药物治疗的对比研究》文科类《甲骨文的另类再辨识》《河南漯河贾湖遗址的再认识》《大学毕业乡镇干部与当地自选干部的优劣对比研究》《古镇古村落古城墙古建筑的保护新措施的共性方案》《海水饮用、雨水饮用与自来水饮用对人类健康的对比研究》... ...6.新颖的创新的题目：例如《智能轿车的制动新设计》《飞碟玩具的制造初探》《太阳能汽车的电极板线路再设计》《汉语拼音助力学英语初探》... ...7.对人类有益的题目：《全球普及纸杯与减少塑料袋使用对生态平衡和世界可持续经济发展的影响和意义》《有偿垃圾分类的可行性方案》《阳光浴对健康的意义再探索（短期和长期实验的结果对比）》《慢性阻塞性肺疾病、心肌梗塞与癌症对人类的危害性对比研究》... ...8.与日常生活密切相关的题目；例如《三种名牌牙膏对牙齿的利弊研究（短期与长期实验结果）》《有偿垃圾分类对城市宜居和生态平衡的作用》《护肩棉被的新开发研究》《微波炉与电磁炉、煤气炉烹调米、面、菜、肉的营养含量对比研究》《并蒂筷子的开发意义》《假发与植发对健康的不同意义及其不同经济效益初步研究》...9.突破性前沿或开创性课题：这类题目似乎人人寄希望于资深专家，但可能大学生更有希望！例如《城市飞行器微型化开发初步设计方案可行性研究》《有机食品生产的标准化方案研究》《人造太阳的新方案设计可行性研究》《海洋垃圾的预防和清除方案可行性研究》《平行宇宙的再认识》《扁平地球的新认知》《北极的真相报告》《星际旅行的可行性研究》... ...总之一句话：希望对即将毕业的大专院校学生们的科研设计有所启迪，有点布施，加油、鼓劲、共勉，助一臂之力！！

具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性 超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。②完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。③约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量 有以下 3个基本临界参量。①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨，为。到1987年，临界温度最高值已提高到100K左右。②临界磁场：使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0为0K时的临界磁场。③临界电流和临界电流密度：通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态，以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度，以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例，从1911年荷兰物理学家H.开默林－昂内斯发现超导电性(Hg，Tc=)起，直到1986年以前，人们发现的最高的 Tc才达到(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家.米勒和联邦德国物理学家.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间，新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景，米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类 超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素：在常压下有28种元素具超导电性，其中铌（Nb）的Tc最高，为。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb，Tc=)，已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。② 合金材料： 超导元素加入某些其他元素作合金成分， 可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr)，其Tc为，Hc为特。继后发展了铌钛合金，虽然Tc稍低了些，但Hc高得多，在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti，Tc=，Hc＝特；Nb-60Ti，Tc=，Hc=12特()。目前铌钛合金是用于7～8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金，性能进一步提高，Nb-60Ti-4Ta的性能是，Tc＝，Hc=特（）；Nb-70Ti-5Ta的性能是，Tc=，Hc=特。③超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=，Hc=特。其他重要的超导化合物还有V3Ga，Tc=，Hc=24特；Nb3Al，Tc=，Hc=30特。④超导陶瓷：20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在镧－钡－铜－氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年，中国、美国、日本等国科学家在钡－钇－铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。 应用 超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）。到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。 1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926)发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为，锌为，铝为，铅为。超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4．2K提高到铌三锗的23．22K，才提高了19K。 1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。 1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K。 1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分，液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1／100。液氮制冷设备简单，因此，现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却，但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。超导科学研究 1.非常规超导体磁通动力学和超导机理 主要研究混合态区域的磁通线运动的机理，不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系，临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T医学研究等 磁体科学和技术 强磁场的价值在于对物理学知识有重要贡献。八十年代的一个概念上的重要进展是量子霍尔效应和分数量子霍耳效应的发现。这是在强磁场下研究二维电子气的输运现象时发现的（获85年诺贝尔奖）。量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的发现激起物理学家探索其起源的热情，并在建立电阻的自然基准，精确测定基本物理常数e，h和精细结构常数(＝e2/h(0c等应用方面，已显示巨大意义。高温超导电性机理的最终揭示在很大程度上也将依赖于人们在强磁场下对高温超导体性能的探索。 熟悉物理学史的人都清楚，由固体物理学演化为凝聚态物理学，其重要标志就在于其研究对象的日益扩大，从周期结构延伸到非周期结构，从三维晶体拓宽到低维和高维，乃至分数维体系。这些新对象展示了大量新的特性和物理现象，物理机理与传统的也大不相同。这些新对象的产生以及对新效应、新现象的解释使得凝聚态物理学得以不断的丰富和发展。在此过程中，极端条件一直起着至关重要的作用，因为极端条件往往使得某些因素突出出来而同时抑制其它因素，从而使原本很复杂的过程变得较为简单，有利于直接了解物理本质。 相对于其它极端条件，强磁场有其自身的特色。强磁场的作用是改变一个系统的物理状态，即改变角动量（自旋）和带电粒子的轨道运动，因此，也就改变了物理系统的状态。正是在这点上，强磁场不同于物理学的其他一些比较昂贵的手段，如中子源和同步加速器，它们没有改变所研究系统的物理状态。磁场可以产生新的物理环境，并导致新的特性，而这种新的物理环境和新的物理特性在没有磁场时是不存在的。低温也能导致新的物理状态，如超导电性和相变，但强磁场极不同于低温，它比低温更有效，这是因为磁场使带电的和磁性粒子的远动和能量量子化，并破坏时间反演对称性，使它们具有更独特的性质。 强磁场可以在保持晶体结构不变的情况下改变动量空间的对称性，这对固体的能带结构以及元激发及其互作用等研究是非常重要的。固体复杂的费米面结构正是利用强磁场使得电子和空穴在特定方向上的自由运动从而导致磁化和磁阻的振荡这一原理而得以证实的。固体中的费米面结构及特征研究一直是凝聚态物理学领域中的前沿课题。当今凝聚态物理基础研究的许多重大热点都离不开强磁场这一极端条件，甚至很多是以强磁场下的研究作为基础。如波色凝聚只发生在动量空间，要在实空间中观察到此现象必需在非均匀的强磁场中才得以可能。又如高温超导的机理问题、量子霍尔效应研究、纳米材料和介观物体中的物理问题、巨磁阻效应的物理起因、有机铁磁性的结构和来源、有机（包括富勒烯〕超导体的机理和磁性、低维磁性材料的相变和磁相互作用、固体中的能带结构和费米面特征以及元激发及其互作用研究等等，强磁场下的研究工作将有助于对这些问题的正确认识和揭示，从而促进凝聚态物理学的进一步发展和完善。 带电粒子象电子、离子等以及某些极性分子的运动在磁场特别是在强磁场中会产生根本性变化。因此，研究强磁场对化学反应过程、表面催化过程、材料特别是磁性材料的生成过程、生物效应以及液晶的生成过程等的影响，有可能取得新的发现，产生交叉学科的新课题。强磁场应用于材料科学为新的功能材料的开发另辟新径，这方面的工作在国外备受重视，在国内也开始有所要求。高温超导体也正是因为在未来的强电领域中蕴藏着不可估量的应用前景才引起科技界乃至各国政府的高度重视。因此，强磁场下的物理、化学等研究，无论是从基础研究的角度还是从应用角度考虑都具有非常重要的科学和技术上的意义，通过这一研究，不仅有助于将当代的基础性研究向更深层次开拓，而且还会对国民经济的发展起着重要的推动作用。

二硼化镁（MgB2）-迄今临界温度最高的金属化合物超导体 2001年1月10日日本青山学院大学教授秋光纯在关于“金属氧化物相变”的研讨会上宣布，他的研究小组发现了迄今为止临界温度最高的金属化合物超导体--二硼化镁（MgB2），超导转变温度达39K。二硼化镁的发现打开了研究新一类具有简单组成和结构的高温超导体大门。 二硼化镁超导体的最大特征是：易合成，易加工，应用前景好。与氧化物高温超导体不同，二硼化镁容易制成薄膜或线材。因此，可应用于电力传输、超级电子计算机器件以及CT扫描成像仪等方面。如同15年前（1986年）高温氧化物超导体发现之初那样，二硼化镁的发现使世界凝聚态物理学界为之兴奋。 二硼化镁晶体属六方晶系，早在1950年就被人们发现，但其超导电性从未有人研究过。这次二硼化镁超导电性的发现者是日本青山学院大学4年级学生永纯。2000年3月，永松纯接受了其指导教授秋光纯布置的毕业论文--组合钛（Ti）、镁（Mg）、硼（B）等轻元素以发现新的超导体。在做了165个样品以后，永松纯发现了二硼化镁具有超导电性，超导转变温度达39K。永松纯等人的发现在世界范围内掀起了一股超导热，有关二硼化镁超导电性的研究论文正在迅速增加，2001年3月将在美国西雅图召开关于二硼化镁超导电性的国际研讨会