Bi-2223高温超导体混合态相关物理性质研究

【摘要】： Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10) (Bi-2223)是目前有望实现大规模应用的高温超导体之一。电力应用不仅要求Bi-2223带材具有高的临界电流密度(与磁通钉扎机制有关)和机械性能,而且必须要有低的损耗,以降低它的运行成本和提高装置稳定性。人们通过对低温超导体物理性质的研究已经积累了大量的实验结果和较完善的理论,Bi-2223高温超导体混合态的物理性质总体上与传统低温超导体有较大区别,例如高温超导体的高临界温度、短的相干长度、颗粒特性和强烈的各向异性等使得高温超导体的交流损耗机制和磁通钉扎机制与传统低温超导体不完全相同。近年来,国内外对高温超导体混合态的相关物理性质进行了大量研究,促进了高温超导体的实际应用。本文主要探讨了Bi-2223高温超导带材磁通钉扎机制和交流损耗两个方面的内容。 一方面的内容是对Bi-2223高温超导体的磁通钉扎机制的研究。超导体的磁通钉扎力是由磁相互作用或芯相互作用引起的。随着GL参量κ的增大,磁相互作用要比芯相互作用引起的钉扎力减小快得多。对于Bi系高温超导体,由于它们的GL参量κ大,磁相互作用机制基本可以忽略,仅需考虑芯钉扎机制。本文根据D. Dew-Hughes理论模型建立了一个简化的描述钉扎力密度的公式,通过计算机拟合,对两种不同的样品进行了分析,得到的结论与参考文献也比较一致。这个简化的理论公式不但简单,而且也便于理解,对弄清Bi-2223高温超导带材的钉扎机制也很有帮助。 另一方面的内容就是研究了在77K时,对处于50mT直流磁场中负载7.4A交变电流时的样品带材的传输交流损耗。结果表明受I_c( B )的影响,在相同幅值磁场下,B//c时的交流损耗要明显高于B//ab时的交流损耗。其次,在直流磁场条件下,交流损耗随频率的增加而略有下降,这符合磁通蠕动模型预期的结果,总的来看,交流损耗仍以磁滞损耗为主。最后,我们根据Norris总结的方程,给出了交流损耗随直流磁场方向改变的规律。结果表明:直流磁场与Bi-2223高温超导带材ab面的角度越大,交流损耗也就越大,而交流损耗的计算值与参考文献的实验值吻合的很好。