什么是超导材料

　　1987年1月29日，美国华裔科学家朱经武等人宣布首次得到了90K以上的超导体，这是人类首次发现突破液氮温区(77K)的超导体。那么，为什么要研究超导现象呢？现在，让我们一起来了解一下！

　　超导材料就是具有超导电性的材料。1911年，荷兰物理学家昂内斯发现，在-269℃时，水银的电阻会变成零，他把这种现象叫做超导电性。这个新奇的发现引起了世界科技界的重视。人们希望能用具有超导电性的材料来绕制强磁体，并把这种超导磁体用到科研和生产技术的各个领域里去。

　　但是，最早采用的纯金属超导材料如铅、锡等，临界电流和临界磁场都很小。一加大电流，材料就失去了超导电性。直到20世纪30年代，科学家发现，在纯金属中掺入另一种元素而形成合金后，它的临界电流和临界磁场就会大大提高。例如1930年制成的铅-铋合金，它的临界磁场就高达2特斯拉。前苏联科学家对合金超导材料的研究做出了卓越的贡献。他们把这类具有实用价值的超导材料定名为第二类超导体，其中包括超导合金，如铌-锆合金、钒-镓合金等；金属氧化物，如A-15结构；少数金属，如铌、钒和锝等。用这类超导材料绕制成的强磁体，由于没有电阻，所以具有耗电省、无热损、体积小和功率强等优点。到20世纪60年代初期，科学家已研制成功磁场数量级达10特斯拉的超导磁体，它可以被广泛用于核磁共振、回旋加速器、气泡室、磁流体发电机和磁悬浮列车等大型装置中。但是，由于超导磁体必须在极端低温条件下才能工作，而要创造这样的低温环境工艺复杂，耗资巨大。因此超导技术一直还处于实验阶段，难以应用和推广。

　　1957年，解释超导电性的BCS理论创立了。BCS理论认为，超导电性产生的原因，是因为在极端的低温条件下，导体内部的自由电子会双双携手结成电子对。当数目巨大的电子对集体作定向运动时，导体内部的晶格难以拦阻，从而形成了无阻的超导电流。BCS理论还因此断言，产生超导电性的温度不能高于-24℃，这无疑给超导材料的研究蒙上了阴影。

　　1986年，美国IBM公司瑞士研究室的缪勒和柏诺兹，发现了一种金属氧化物——镧钡铜氧，可以在较高的温度下实现超导电性，突破了BCS理论的禁区，从而使人们对超导材料的应用前景燃起了新的希望之火。再加上这类超导材料的研制实验条件要求很低，也容易实现，因此很快地掀起了一股席卷全球的超导研究热。许多国家的科学家都加入了提高氧化物超导材料的临界温度的角逐，美籍华人朱经武和我国科学家赵忠贤在其中也取得了令世人瞩目的成就。为了与传统的低温超导材料区别，科学家把氧化物超导材料定名为高温超导材料。

　　现在已研制成功的镧钡铜氧、钡钇铜氧、铋铅锶钙等高温超导材料，已被加工成薄膜和线材，用于传感器、电子设备和无源微波器件等。

　　关键词：超导材料 低温超导 高温超导

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