新型陶瓷研究进展论文

下面这篇文章，管理大师稻盛和夫从自己的亲身经历出发，告诉我们：只有改变心态，爱上自己的工作并为之努力，才是通往成功的不二选择。1 改变“心态” 我原本也像随处可见的小青年一样，兴趣多变，不善于将心思集中在一件事情上。那么，像我这样的人，为什么在50年这么漫长的时间里能够一心一意专注于工作呢？那是因为我付出了努力，我让自己喜欢上了自己的工作。只要改变“心态”，每个人周围的世界就会发生戏剧性的变化。 对于新型陶瓷的研究工作，一开始我并没有什么兴趣。在大学时我专攻的是当时最热门的有机化学，但我想去的公司不肯录用我，所以我不得已才就职于松风工业。这是一家生产绝缘瓷瓶、属于无机化学领域的企业，而研究新型陶瓷也是被分配的、不得不做的工作。 刚进公司时，我所在的研究室一共只有五六个人，除我之外，其他研究人员都是从事绝缘瓷瓶材料的改良工作的，因为在当时，那才是企业的核心产品。 只有我一个人被指定去研究陶瓷的新材料(后来我将它命名为新型陶瓷)，理由则是“将来在电子领域一定会需要高频绝缘材料”。 这个领域当时还是一个未知的世界，缺乏可靠的研究资料。另外，公司很穷，没有什么像样的实验设备，也没有上司或前辈可以指导我的工作。在这样的环境里，要做到“热爱自己的工作”实在不容易。 但是辞职转行又没成功，我只好留在这里。于是，我决定改变自己的“心态”。“埋头到工作中去！”我努力说服自己。 即使做不到很快就热爱工作，但至少“厌恶工作”这种负面情绪必须从心中排除。我决定倾注全力先把眼前的工作做好再说。 现在看来，这就是为了“喜欢工作”而做的努力吧，但是当时的我，对这一点并没有清楚的认识。 因为几乎不具备与新型陶瓷相关的基础知识，所以一开始我先去大学图书馆寻找有关的文献资料。那时还没有复印机，我翻阅了过往的行业期刊和学术文献，发现重要的内容就立即抄写在笔记本上。 同时，虽然囊中羞涩，但我还是坚持购买研究所需的书籍。我还向美国陶瓷协会索要论文，那时总是辞典不离手，边看边译。总之，一切都是从获取最基础的知识着手的。 然后，我依据从这类资料中获得的信息开始做实验，根据实验结果，再去寻求新的理论解释，然后再做实验——不断反复这种细致而踏实的过程，就是我当时的工作。 在这个过程中，不知从何时起，我就深深地被新型陶瓷的魅力所吸引，而且渐渐明白，新型陶瓷中或许隐藏着一个不可思议的、美好的前景。 “这样的研究，恐怕大学里也不会有吧，或许全世界也只有我一个人在钻研。”这么一想，枯燥的研究也显得熠熠生辉起来。 开始时，有一半是强迫自己，但不久就变得积极主动起来了，而且喜欢上了这项研究。再后来，就大大超越了喜不喜欢这样的层次，感觉到了这项工作所包含的重大意义。 “天职”不是偶然碰上的，而是由自己亲自制造出来的。 2 “迷恋”工作 热恋中的情人，在旁人看来目瞪口呆的事情，他们却处之泰然。这一点有过恋爱经验的人都能理解。我年轻时虽说一心扑在工作上，但也不曾忽略过这样的感情。 在创建京瓷以前，在繁忙的工作之余，星期日，有时我会邀请关系亲密的女孩去看电影，看完后送她回家。本来电车可以直达，但有几次我故意提议从前一站就下车，边走边聊，慢腾腾地走了很长的路才将她送回家。 其实每天工作到很晚，身体应该很疲倦了。然而，走这么长的路我却丝毫不累，而且还非常愉快，劲头十足。 “有情人相会，千里变一里”，这句话真实地表达了我当时的心情。工作也一样，应该迷恋工作、热爱工作、拥抱工作。 在旁人看来，“那么辛劳、那么艰苦的工作，太可怕了！简直无法忍受，根本无法坚持”。但如果你迷恋这个工作，热爱这个工作，那你就能够承受，一切都不在话下。 正因为迷恋工作、热爱工作，所以我就能长期坚持艰苦的工作，一以贯之，无怨无悔。人就是这样，对于自己喜欢的事情，再辛苦也无怨言，也能忍受。 而只要忍受艰苦、不懈努力，任何事情就都能成功。喜欢自己的工作——仅仅这一条就能决定人的一生，我想这么说一点也不过分。 要想拥有一个充实的人生，你只有两种选择：一种是“从事自己喜欢的工作”，另一种则是“让自己喜欢上工作”。 一个人能够碰上自己喜欢的工作的几率，恐怕不足“千分之一”“万分之一”。而且，即使进了自己所期望的公司，要能分配到自己所期望的职位、从事自己所期望的工作，这样幸运的机会几乎没有。 大多数人初出茅庐，只能从“自己不喜欢的工作”开始。但问题是，多数人对这种“不喜欢的工作”抱着勉强接受、不得不干的消极态度，因此对分配给自己的工作总是感到不满意，总是怪话连篇、牢骚满腹。 这样下去，本来潜力无限、前程似锦的人生只会白白虚度。 无论如何，必须得喜欢上自己的工作。要把“被分配的工作”当成自己的天职，抱有这种心境非常重要。如果你还不肯抛弃“工作是别人要我做的”这种不恰当的意识，就无法从工作的“苦难”中解脱出来。 与其寻找自己喜欢的工作，不如先喜欢上已有的工作，脚踏实地，从眼前开始。寻找自己喜欢的工作，往往就像寻找一座空中楼阁；与其追求幻想，还不如先爱上眼前的工作。 只要喜欢了，就能不辞辛劳，不把困难当困难，埋头工作。只要一心一意埋头工作，自然而然就能获得力量。有了力量，就一定能做出成果。有了成果，就能获得大家的好评。获得好评，就会更加喜欢工作。 这样，良性循环就开始了。要想做出成绩，首要的就是运用自己坚强的意志去喜欢工作，除此之外别无他法。只要你这么做了，人生就将硕果累累。 3 努力工作也是一种“修行” 爱上你的工作并为之努力，也是生活中的“修行”。 修行者们在刻苦修行中磨炼自己的灵魂。将心思集中到一点，抑制杂念狂想，不给它们作祟的空间，通过这样的修行，整理自己的心绪，磨炼自己的心志，造就纯粹而优秀的人格。拼命工作和修行过程一样，能磨炼人的灵魂。 六波罗蜜中的六项修炼，是踏入悟境之道。其中“精进”——不惜努力、拼命工作这一条，就是我们日常生活中最容易实践，也是提升心性最基本、最重要的方法。 换种说法，我们在日常生活中对于自己应该做好的事情——公务、家务、学习——都要尽心尽力，孜孜不倦，锲而不舍。这个过程本身就是磨炼人格的修行。 比如，一位修建神社的木匠师傅，他花了一生的心血，在一个领域内从事一项职业，踏实工作，精益求精，持之以恒。在提高技能的同时磨炼了人格。 我常为这种人物的魅力所倾倒。卓越的技能不必说，从工作体验中所归纳的坚定的哲学，所养成的厚重的人格，以至敏锐的洞察力等等，让我从内心深感钦佩。 努力不休，不畏艰辛，潜心钻研，坚忍不拔。 在这种精进的过程中，他们达到的境界，那种人格的高度、心灵的深邃，非同凡响。 我们要从内心喜爱自己的工作，付出不亚于任何人的努力，全神贯注投身于工作，通过这条道路——也只需要通过这条道路——我们就会懂得人生的意义和价值，磨砺心志，提升人格，领悟人生的真谛。 4 除了拼命工作之外 不存在第二条通往成功的路 今年也许不景气，但不管哪个年代，不管大环境如何糟糕，只要拼命工作，任何困难都能克服。人们常说：经营战略最重要，经营战术不可少。但是我认为：除了拼命工作之外，不存在第二条通往成功的路。 在环境严酷、灼热的沙漠里，一年也会下几场雨。有些植物趁着有雨，很快发芽、长叶、开花、结果，然后枯萎，生命过程只有短短的几周。它们在沙漠里顽强地生存，尽管生命短暂，为了延续下去，只要有一点雨水，它们就要开花结果，把种子留在地表，以待来年下雨时再次发芽。 我向许多人提问：“你是否在竭尽全力工作？”“是的，我在努力工作。”我对这样的回答并不满意！“你是否付出了不亚于任何人的努力？”如果你不更加认真、更加努力，就不会有理想的结果。 当你每天都全身心投入工作时，低效的、漫不经心的现象就会消失。不管是谁，只要喜欢上自己的工作，只要进入拼命努力的状态，他就会考虑如何把工作做得更好，就会寻思更好的、更有效的工作方法。 拼命工作的同时又能思考如何改进工作，那么你的每一天都会充满创意。我并不认为自己有多大能耐，但是在每天努力工作的同时，我会开动脑筋，孜孜以求，推敲更好的工作方法。 为了增加销售，还有没有更好的促销方案呢？为了提高效率，还有没有更好的生产方式呢？这样不断钻研的结果，往往会出现自己都意想不到的进展。 京瓷能不断地开发新产品，开拓新市场，就是我们勤于思考、精益求精的结果。 我可以毫不隐瞒地告诉大家，我能传授给大家的最重要的东西不是别的，就是“竭尽全力拼命工作”。

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0.012K。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=4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的 Tc才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.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9.26K。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb，Tc=7.201K)，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10.8K，Hc为8.7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=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。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＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的性能是，Tc=9.8K，Hc=12.8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=18.1K，Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，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4.15K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0.012K，锌为0.75K，铝为1.196K，铅为7.193K。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。