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[提问]超导材料实验室中的实验装置设计问题及其基本原理问题
2023/03/17
IP:云南

       今天学校里开了个讲座。就是那种请点大学教授来讲东西的,来了个上海大学超导材料实验室的教授。就讲超导的概念,原理,应用之类的(当然,很浅层),又说到什么室温超导,磁浮列车,云云。

       然后就进入提问环节,"问我问题的都送我们学校的文创产品!"教授说。我兄弟让我给他搞个奖品,让我问问题去。我边听别人怎么问边自己想着问题,其他人都只问了前面已经讲过的问题。(可能是想套奖品)

       之后我就问兄弟:"他讲实验装置是怎么样的了吗?"

       "没有。"

       "你想啊,又要极低温(绝热),还要几百万个大气压的压强(耐压),之后还要记录数据,观察现象,什么装置(或者说技术)那么屌?怎么设计这种装置?"

       兄弟连连点头,让我抓紧最后一个提问名额。

       我举起手来,主持人把话筒给我,"教授,我想知道在这种极低温和极高压条件下,什么样的材料能够做到绝热和耐压还要保证正常工作?"

        "你问得很好,想得很细。这种材料是金刚石,可以达到我们的这一个要求。"

        "那如何知道体系中的超导材料比如电导率,抗磁性等数据?怎么去设计一套这样的装置?"

         教授沉默了会,"......这是...美国的一种技术。"

         我知道不好再问,便交还话筒。

         回来后我一直在查阅相关资料,但一直未找到有用信息以及教授提及的所谓"美国技术"。劳烦各位大佬不吝赐教,解答以下问题:

         1.在保证整个体系达到要求的条件下,如何设计一种具有普适性的超导材料实验装置。

        2.教授所谓"美国技术"到底是何种技术?其基本原理是什么?

        新人发帖,不喜轻喷,欢迎砸砖,谢谢各位不吝赐教。😁

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数理化/物理
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3年8个月前修改于 3年8个月前IP:四川
918177
1楼

关键词金刚石对顶砧 电导率 原位测量,论文很多的,自己查一下吧,看看号称样品丢了的那个团队的论文,也写了测量手段。还有其它一些参数可以用光学方法测。

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评论(1)
1
3年8个月前修改于 3年8个月前IP:广东
918197
2楼

没啥玄乎的。(图片转载自网络,并非高压超导实验)

1-s2.0-S0896844608003628-gr1.jpg Anvils-with-the-electrical-probes-assembly-a-The-flat-diamond-culet-with-the-FIB.png color-online-Elements-of-high-pressure-diamond-anvil-cells-and-experiment-technique.png crystals-10-01116-ag.png


电阻是直接插进去铂探针,4线测电阻。磁导率测量是把被测物质当作变压器磁芯,B-H曲线斜率即为磁导率。

备注:B-H曲线横轴为变压器原边电压,纵轴为变压器副边电压的积分。用带有积分功能的数字示波器可以测得。精密测量需要锁相放大器以提高信噪比。

ac susceptibility.png

M-H-curves-for-a-diamagnetic-b-paramagnetic.png

DM=抗磁,PM=顺磁,FM=铁磁,SPM=超顺磁

搜索diamond anvil cell出来一大堆高压材料性质试验的图片,各种物质放进去使劲压,又是激光又是x射线,很有当代爱迪生的感觉。

一个人怎么可能知道测量方法呢?除了上网查资料或者问别人,恐怕只有自己试了才知道。就跟爱迪生做灯泡一样,你只能靠试。他那时候根本没啥NIST物性数据库,而且高熔点物质并不一定适合做成实际的灯丝。碳丝只有某种竹碳才能做成灯泡。碳的同素异形体太多了从最硬的钻石到最软的石墨,性质完全不同的。


+0.5
科创币
LIUJQ
2023/03/18
很详细的解释!
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3
3年8个月前IP:上海
918199
3楼

极低温产生靠的是稀释制冷,靠抽液氦可以达到mK级别的低温,如果把He-4换成更昂贵的He-3温度还可以更低。当初在浙大的关联物质研究中心见过。据我所知国产这种机器还是起步阶段。

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2
LIUJQ作者
3年8个月前IP:中国
918233
4楼

感谢各位大佬的赐教。鄙人解决了自己的疑问,已略知一二,我会继续钻研的。🙏

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3年8个月前IP:广东
918237
5楼

备注一下,楼主可能搞混了,最近比较热门的几个超导相关的高压实验,与极低温的关系都不大。

金属氢、CH8S、碳氢镥,这三个都是室温下极高压力。因为低温超导目前已经实现了,研究主要关注提高超导临界温度,这样可以免除外部制冷。

另一个关注的主题是提高临界磁场强度。超导虽然是零电阻,但并不意味着超导电线可以承载无限大电流。对于I类和II类超导体,磁场强度超过临界值会破坏超导态。I类是突然退出超导,II类则是进入某种混合状态。目前的技术条件下即使使用了超导,能实现的直流磁场强度仍然比较低。提高磁场强度可以成倍提升电机、可控核聚变、MRI成像等的性能。

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评论(2)
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