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材料的传导性和磁性 经典自由电子理论 经典自由电子理论 金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自由运动自由电子的运动遵守经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。这些电子在一般情况下可沿所有方向运动 等 成功： 自由电子近似 　金属离子所形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们不束缚于某个原子上，可以在整个金属内自由地运动，电子之间没有相互作用。电子运动服从量子力学原理 。 1987年日、美等国和我国学者接连报导获得临界温度更高的超导材料：Y-Ba-Cu-O系(90K)，Ba-Sr-Ca-Cu-O系(110K)，Ti-Ba-Ca-Cu-O系(120K)，…，使超导技术从液氮温区步人液氮温区以至接近常温. 这些研究成果使超导材料正在迈人实用化阶段。如果在常温下实现超导，那么电力贮存装置、无损耗直流送电、强大的电磁铁、超导发电机等理想将成为现实，则将引起电子元件和能源领域一场革命。有人认为，就人类历史而言超导的成就可以与铁器的发明相媲美。 在另一方面，超导体所显示的磁学性能同它们的电学性能同样地引人注目。超导体的特性表明，完全从电阻率为零这一假设出发不能解释磁学性能.一个实验事实是：大块超导体在弱磁场中的表现有如一个理想抗磁体，在它的内部磁感应强度为零.如果把试样放到磁场中，然后冷却到超导转变温度以下，原来存在试样中的磁通就要从试样中被排出，这个现象称为迈斯纳效应。 4.2.2 迈斯纳效应 图5.5.2 在恒定外磁场中冷却的超导球内，当过渡到临界温度以下时磁通被排斥的情况  (a)正常态；(b)超导态 迈斯纳效应 迈斯纳效应的发现表明，完全抗磁性是超导态的基本性质。 如前所述，我们把理想导体定义为在它里面不存在任何散射电子机制的一种导体。如果把理想导体放置到磁场中，它将不能产生永久的涡流屏蔽，这也是超导体与理想导体之间存在的另一差别。 超导体与理想导体之间的差别 零电阻现象和完全逆磁性 人们最早发现的超导态的电磁特性就是它的电阻等于零。很自然地把超导体想像成电导率σ为无限大的完全导体，这样有可能在没有电场的条件维持稳恒的电流密度。可是，按照麦克斯韦方程； 超导体的磁感应强度应由初条件决定。 超导现象的存在虽然相当普遍，但对许多金属而言在所做过的温度最低(一般远低于1K)的测量中都未发现超导电性.对于Li、Na和K曾分别降温至0.08K、0.09K和0.08K研究其超导电性，但这时它们仍然是正常导体。同样地，对于Cu、Ag和Au降温至0.05K、0.35K和0.05K研究，它们也仍然是正常导体。曾有理论计算预示，Na和K即使能成为超导体，它们的临界温度也将远低于10-5 K.以上都是指材料处于大气压下的情形。 4.2.3 温度、压力和磁场的影响 多晶形金属电阻与温度的关系 多晶形金属变体存在不同的温度关系和电阻温度系数，使得有可能创造出工作在一定温度区间，以一个金属为基且具有预期电学性能的合金。 在磁性材料中发生的铁磁到顺磁和反铁磁到顺磁的转变属于二级相变。电阻和温度的线性关系对于铁磁体是不适用的。 铁磁金属的电阻—温度关系反常 图5.3-5 Ni和Pd的 与温度的关系 当温度降到低于 时，铁磁体(Ni)的电阻比顺磁体(Pd)的下降要激烈.同样可以看到在居里点以前Ni的电阻温度系数不断增大，过了居里点以后则急剧减小。其他铁磁材料也有类似情况。 这种在居里点附近电阻对温度一次导数经过极大值的现象被用来获得电阻温度系数很高的合金。创造 的合金是许多仪器制造中提出的一个迫切课题。 图5.3-6温度对具有磁性转变金属比电阻和电阻温度系数的影响 (a)一般情况；(b)金属镍 压力对材料的性能表现出强烈的影响。由于压力改变着系统的热力学平衡条件，因而也就能够使金属出现新的变体。 一般认为在几百千巴(1巴=1.02大气压=105帕斯卡(Pa))压力下不发生某种相变的物质几乎是没有的。 4.1.3 导电性与压力的关系 在压力的作用下，由于传导电子和声子之间相互作用的变化，电子结构以及电子间相互作用发生改变，金属的费米面和能带结构发生变化；在压力的作用下，金属的声子谱照样也要变化.这些因素都导致了出现具有新性能的元素变体，而这些性能是常压下所没有的。 压力对过渡族金属的影响最显著，这些金属的特点是存在着具有能量差别不大的未填满电子的壳层。因此在压力作用下，过渡族金属电子结构的变化可能容易导致填充程度的其他序列，有可能位外壳层电子转移到未填满的内壳层。这就要表现出性能的变化，即存在类似于温度影响下很容易发生的多晶形现象。 在不同温度下，几乎对所有纯元素都研究过压力对电阻的影响，并确定了电阻的压力系数