超導(dǎo)技術(shù)的研究是當(dāng)代科技中的一項重大課題。隨著“低溫”超導(dǎo)材料研究開發(fā)難度的增大，興起了“高溫”超導(dǎo)材料的研究開發(fā)。那么超導(dǎo)材料到底是什么呢?

　　超導(dǎo)材料是什么

早在1911年，荷蘭科學(xué)家昂尼斯用液氮冷卻水銀，當(dāng)溫度降到-2690C左右時，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻空氣完全消失，這種現(xiàn)象稱為“超導(dǎo)”現(xiàn)象，所有具有這種零電阻的材料稱為超導(dǎo)體。由于超導(dǎo)體具有兩大宏觀特征，即零電阻和完全抗磁性，因而它可以輸送大電流不發(fā)熱，幾乎不損耗能量。但是在1911年之后的70多年里，科學(xué)家所研制的超導(dǎo)體一直處在低溫下，最高溫度只有23.2K。直到80年代后期，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度達(dá)35K的鑭鋇銅氧化物之后，世界性的“高溫”超導(dǎo)材料的研究開發(fā)熱才蓬勃發(fā)展起來。從1987年到現(xiàn)在，美、中、日三國都相繼發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度100K的超導(dǎo)材料。當(dāng)前，世界各國在高溫超導(dǎo)材料研究方面競爭十分激烈，都希望率先找到常溫條件下的高溫超導(dǎo)材料。我國對超導(dǎo)材料的探索，以及相關(guān)的材料科學(xué)基礎(chǔ)性研究方面一直保持或接近世界前沿。1998年7月24日，北京有色金屬研究總院研制成功我國第一根由鉍系高溫超導(dǎo)材料制造的輸電電纜，性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。

高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用必將導(dǎo)致一場新的技術(shù)革命，其意義不亞于半導(dǎo)體材料。這是因為超導(dǎo)材料的應(yīng)用領(lǐng)域較廣：①電力輸送?？梢圆患訅狠旊姡娔軗p失可減少10%以上，電費開支可節(jié)省15%以上。據(jù)測算，單是超導(dǎo)輸電的實現(xiàn)就可使美國一年節(jié)省價值100億美元的電力。②受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)裝置。其反應(yīng)過程中的溫度高達(dá)1億攝氏度，目前還沒有任何裝置能約束這種極高溫的反應(yīng)過程，而將來用超導(dǎo)體產(chǎn)生的超強磁場可有效地控制這種反應(yīng)過程。③超導(dǎo)磁懸浮列車。這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式，它是在沒有輪子的車廂上和軌道上安置線圈，電流通過時使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀，以線形電機推動車廂前進(jìn)。這種列車沒有輪軌接觸滾動的阻力，列車行駛速度大大提高，時速可達(dá)500多公里。如北京到廣州，只需要4個多小時。另外，用超導(dǎo)電動汽車取代燃油汽車，全世界每年可節(jié)省燃油10億噸以上，并可大大減少噪音和環(huán)境污染。④超導(dǎo)電子計算機。用超導(dǎo)芯片將大大提高計算機的運算速度，并減少體積。美國IBM公司研制的一臺運算速度為8000萬次/秒的超導(dǎo)計算機，體積只有一部電話機大小，其元件不發(fā)熱，可長時間高效率運行。

　　超導(dǎo)材料的特性及應(yīng)用

1.零電阻特性

超導(dǎo)材料的一個重要特性是零電阻，傳輸電流密度大、損耗小，在電力傳輸中可用作電線電纜。高溫超導(dǎo)電線電纜的應(yīng)用必將給國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)帶來巨大效益。

應(yīng)用：超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)計算機、超導(dǎo)電機(包括發(fā)電機和電動機)、超導(dǎo)儲能裝置、超導(dǎo)濾波器。

2.完全抗磁性

超導(dǎo)材料除具有零電阻的特性外，還具有完全抗磁性，即當(dāng)導(dǎo)體處在超導(dǎo)狀態(tài)時，內(nèi)部的磁感應(yīng)強度為零，原來存在于體內(nèi)的磁場也被排擠出去。超導(dǎo)體的這一特性是荷蘭物理學(xué)家于1933年發(fā)現(xiàn)，后將這一現(xiàn)象定義為“邁斯納效應(yīng)”。最典型的一個應(yīng)用就是超導(dǎo)磁懸浮列車。

應(yīng)用：超導(dǎo)磁懸浮列車、受控?zé)岷朔磻?yīng)、電磁推進(jìn)裝置、核磁共振成像。