超导科学与技术入门

本书系统介绍与超导科学与技术相关的基础知识。主要内容包括超导现象发现的时间及时代背景，零电阻、接近抗磁性及约瑟夫森效应等超导体的基本物理性质，两流体模型、伦敦理论、金兹堡-朗道理论和BCS理论等几个有较高认同度的经典超导理论。书中还介绍了超导材料的主要特征参数及其测量方法，以及超导磁体、超导电力、超导电子器件、超导磁悬浮等超导技术的发展概况。
本书可作为工科院校应用超导相关学科的研究生教材，也可作为其他对超导有兴趣的本科生和研究生，以及从事超导技术应用的科研和工程技术人员的参考书。

第1章 超导现象的发现与超导材料、科学和技术发展简史 1
1.1 材料、科学和技术发展简史 1
1.2 超导现象的发现 11
1.3 超导科学、技术发展的几个重要历史阶段 19
参考文献 28
第2章 超导体的基本性质与分类 30
2.1 超导体的基本性质 30
2.2 超导体的主要物理参数 39
2.3 超导体的分类 40
2.4 已经发现的超导体综览 45
参考文献 52
第3章 超导理论 53
3.1 建立超导机理和发展超导理论需要考虑的主要因素 53
3.2 超导体的两流体模型及热力学性质 57
3.2.1 两流体模型 57
3.2.2 超导体的磁化能 58
3.2.3 超导体的熵和比热容 58
3.2.4 超导体的能隙 59
3.3 伦敦理论 61
3.4 金兹堡-朗道理论 66
3.5 BCS理论 72
3.5.1 库珀对 72
3.5.2 BCS理论的基础 74
3.5.3 BCS理论的建立 75
3.5.4 BCS理论推导出来的主要结果 76
3.6 铜氧化物超导体出现后的理论探索 84
3.6.1 铜氧化物超导体的特别性质 85
3.6.2 铜氧化物超导体与经典超导体的主要性质比较 86
3.6.3 解释铜氧化物超导体的理论探索 87
参考文献 92
第4章 实用超导材料磁场下的性质 94
4.1 实用超导材料的磁化特性及磁通钉扎 94
4.2 实用超导材料的临界态模型 98
4.2.1 比恩模型 98
4.2.2 Kim模型 100
4.3 超导体与磁体的相互作用 104
4.3.1 高温超导块与磁体的相互作用 104
4.3.2 高温超导线圈与磁体的相互作用 106
4.4 实用超导材料的交流损耗 112
参考文献 118
第5章 实用超导材料 120
5.1 超导材料概述 120
5.2 低温超导材料 122
5.2.1 金属铌 122
5.2.2 铌钛合金 122
5.2.3 铌锡合金 124
5.3 高温超导材料 127
5.3.1 铋系高温超导导线 127
5.3.2 稀土123系高温超导导线 129
5.3.3 硼化镁超导导线 131
5.3.4 高温超导块材 132
5.3.5 高温超导薄膜 134
5.4 新的实用超导材料展望 135
参考文献 137
第6章 实用超导材料的重要技术参数测量方法 139
6.1 超导材料临界转变温度Tc的测量 139
6.1.1 电阻测量法 139
6.1.2 磁化测量法 140
6.2 超导材料临界电流Ic的测量 143
6.2.1 传输电流法 143
6.2.2 磁测法 146
6.3 实用超导材料临界磁场Hc的测量方法 150
6.4 实用超导材料交流损耗的测量方法 152
6.4.1 交流损耗电测量法 152
6.4.2 交流损耗磁测量法 156
6.4.3 交流损耗热测量法 156
参考文献 160
第7章 超导材料的应用和超导技术的发展 162
7.1 超导技术的发展概述 162
7.2 超导磁体 163
7.2.1 超导磁体的主要组成 164
7.2.2 超导磁体的应用 165
7.3 超导电子学应用 171
7.3.1 超导量子干涉器 171
7.3.2 直流超导量子干涉器 172
7.3.3 射频超导量子干涉器 174
7.3.4 超导单光子探测器 176
7.3.5 超导频带(频率)滤波器 179
7.4 超导电力技术 181
7.4.1 超导输电 181
7.4.2 超导故障限流器 185
7.4.3 超导储能 189
7.5 超导磁悬浮轨道交通 192
7.6 超导应用的绝热技术和制冷技术概述 195
7.6.1 绝热技术 195
7.6.2 制冷技术 198
参考文献 201
第8章 超导科学与技术面临的挑战与发展机遇 202
8.1 超导机理和理论有待突破性进展 202
8.2 发展性能更加优良、成本更低的实用超导材料 203
8.3 超导对未来科学、技术发展的影响和展望 204
8.3.1 超导机制和理论的研究对未来科学可能产生的影响 204
8.3.2 超导技术的应用对未来人类社会的发展可能产生巨大的推动作用 205
参考文献 212