为什么要研究“超导”现象

科普中国 2018-02-16

     

作者:朱伟

  1987年2月16日,美国国家科学基金会宣布,美籍华裔科学家朱经武、吴茂昆获得转变温度为93开的超导体。那么,为什么要研究超导呢?

  1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,把某些金属放在?269℃的液态氦中,金属会突然失去电阻,成为超导体。这时,它们在传导电流时,没有任何电阻,不会损耗丝毫能量,而且在某些条件下,还会产生非常强大的磁场。

  从这以后,许多物理学家都对超导现象进行过研究,因为这种现象可能具有重大的意义。就拿输送电力来说吧,目前的输电导线有电阻,电流遇到电阻要产生热,电力在输送中损耗的能量高达7%,这使得电力公司和用户每年蒙受重大的损失。如果能用超导体做电缆来输送电力,就不会有这种损失了,超导电缆可以通过巨大的电流,所以,只要铺设几根地下电缆就足以供应一个大城市所需要的电力了。

  超导线路还可以使电脑的晶片中嵌入更多的线路,这样就可以大大地缩小电脑体积。超导体产生的强大的磁场,还可以使那些利用电磁线圈的机械,像电动机、发电机等,体积缩小,面貌改观。有人还设想利用庞大的地下超导电缆圈来储存电力呢。

  这些设想如果能够实现,那将给人类带来巨大的利益。然而,到目前为止,这些美好的设想还没有实现。在研究中,科学家遇到一个困难:要维持产生超导现象所必需的极低温度非常困难,为此要花费很多的电力,甚至远远超过利用超导省下的电力。因此,超导研究在很长一段时间里没有什么进展。

  最近几年,物理学家偶然发现一类不寻常的陶瓷化合物,它们在零下100多℃,就可以出现超导现象。这样,只要用普通的热水瓶盛放便宜的液态氮,就足以使它们产生超导现象。

  这个发现,引起了超导现象研究的新热潮,并且取得了不少引人入胜的进展。虽然还有不少技术和理论上的困难有待克服,但是应用超导的希望大门,已经打开了。

  关键词:超导体 超导现象

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责任编辑:杨茗

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