超導材料

    1911年，荷蘭科學家昂內(nèi)斯（Onnes）用液氦冷卻水銀時發(fā)現(xiàn)，當溫度下降到4.2K（－268.98℃時）時，水銀的電阻完全消失.1913年昂內(nèi)斯在諾貝爾領獎演說中指出：低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的，而是突然的”，水銀在4.2K進入了一種新狀態(tài)，由于它的特殊導電性能，可以稱為超導態(tài).后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述水銀相類似的低溫下失去電阻的特性，這種現(xiàn)象稱為超導電性，達到超導時的溫度稱為臨界溫度，具有超導電性的材料稱為超導材料或超導體.

    1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn)，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，外加磁場也無法進入超導體內(nèi)，形象地來說，就是磁感線將從超導體中被排出，不能通過超導體，這種抗磁性現(xiàn)象稱為“邁斯納效應”.

    根據(jù)臨界溫度的不同，超導材料可以被分為：高溫超導材料和低溫超導材料.但這里所說的“高溫”只是相對的，其實仍然遠低于冰點0℃，對常溫來說應是極低的溫度.20世紀80年代是超導電性探索與研究的黃金年代.1981年合成了有機超導體，1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇（Ba）、鑭（La）、銅（Cu）、氧（O）的陶瓷性金屬氧化物，其臨界溫度提高到了35K.由于陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質(zhì)，因此這個發(fā)現(xiàn)的意義非常重大，繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎.后來包括中國在內(nèi)的世界上部分國家又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)臨界溫度100K以上的高溫超導材料.

    高溫超導材料的用途非常廣闊，由于其具有零電阻和抗磁性，用途大致可分為三類：大電流應用（強電應用）、電子學應用（弱電應用）和抗磁性應用.大電流應用即前述的超導發(fā)電、輸電和儲能；電子學應用包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等；抗磁性主要應用于磁懸浮列車和熱核聚變反應堆等.

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