超导体研究

人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。能使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度，传统的超导电现象只能在液氦温区（-269℃）才能出现，而氦是一种稀有气体，因而大大限制了超导的应用。中国的超导研究始于20世纪50年代，到80年代后期已经取得突破性进展。1986年12月26日，中国科学院物理研究所宣布获得超导临界温度48．6K的超导材料，并在少数样品中看到了70K时出现超导的迹象。1987年2月24日，中国科学院物理研究所又宣布发现了超导转变温度为100K以上的超导体，并首次公开宣布了液氮温区超导材料的成分。超导体不能在液氮温区（78K）工作的禁区终于被打破，氮在空气中大量存在，而空气的液化是一种广泛应用的技术。1987年，《人民日报》第一次在世界上公布了钡、钇、铜。氧体系。这一消息加速了世界范围内的高温超导研究。可以说，从一开始，我国高温超导材料的研究就居世界前列。这主要表现在：在提高体材的载流能力和制备高质量的超导薄膜上，我国目前仍属世界最高水平；在量子干涉器的制作以及将这种器件应用到地磁测量上，我国也属于世界最高水平；在高温超导粉料的制备，高温超导体材、线材的制备，以及发展金属有机化学气相沉积和发展厚膜技术方面，我国也属于世界上较高水平。此外，在确定高温超导材料的晶体结构、系统探索铋系、铊系材料及证实高温超导体中各种基本的超导现象等方面，我国也有较高水平的研究工作。随着实用高温超导材料的研究取得重大进展，作为应用超导技术最重要的组成部分的高温超导电力技术的实用化已成为现实。1998年7月中科院电工所研制和试验成功我国第一根1米／1200安高温超导电缆，被两院院士评为1998年中国十大科技进展之一。2000年7月，中科院电工所开发的6米长高温超导电缆成功通过了1450安培的电流试验，这标志着我国已经全面掌握了高温超导电缆的关键技术。此后不到一个月，中科院物理所研制出高温超导低相位噪声振荡器，其振荡频率和相位噪声等指标达到国际水平。2000年11月，北京有色金属研究总院超导材料研究中心研制成功我国第一根100米长的铋系高温超导带材，表明我国超导材料研究开始从实验室迈向应用阶段。这项技术填补了国内高温超导长带制备的空白，达到国际先进水平。1998年7月，北京有色金属研究院与兄弟单位共同研制成功我国第一根1米长1000安培铋系高温超导直流输电模型电缆。这项成果被两院院士列为当年中国十大科技进展。之后又研制成功高温超导带材，长116米，宽3．6毫米，厚0．28毫米，以螺旋管方式缠绕，用四引线法全长度测量，77K液氮温度（-169℃）自场下临界电流达12．7安培，各项技术指标均达到国内领先水平。高温超导带材达到100米以上，就可进入生产领域。它主要用作输电电缆、变压器、核磁共振成像等。现在一般输电电缆在长距离输送时电力损耗达20％，而高温超导长带做成的输电电缆，输电损耗几乎为零，可极大地降低输电成本。超导产品将给电力的发展带来深远的影响。超导电力设备的应用对提高电网容量、电能质量、供电可靠性和安全性，具有重要意义。高温超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术。不远的将来，超导体在电力能源、超导磁体、生物、医疗科技、通信和微电子等领域必将有更加广泛的应用。详情官方电话

1,超导现象随着低温技术的进步,为超导现象的发现提供了条件.1911年,荷兰科学家昂尼斯和他的助手在测量汞的低温电阻时发现:当温度降到-269 ℃左右时,汞的电阻突然消失,也就是电阻变为零,以后还发现某材料,当温度降到某一温度时,电阻也会变为零,这种现象叫超导现象.能够发生超导现象的物质叫超导体.通常把开始进入超导状态的温度称为转变温度或临界温度,用Tc表示,当物质的温度低于Tc时具有超导性,高于Tc时失去超导性.2,超导进展几十年来科学家一直期望有一天能够得到在室温下就能工作的超导材料,世界各国都掀起了研究新超导材料的高潮,直到1986年4月发现钡一镧氧化物制成的陶瓷材料具有35 K的转变温度,使超导体研究取得突破性进展,紧接着:1986年12月23日日本宣布研制出37.5 K的超导材料;1986年12月25号美国贝尔实验室获得40 K的超导材料;1986年12月26号中国科学院获得48.6 K的超导材料;1987年2月16号休斯顿大学美籍华人朱经武获得98 K的超导材料;1987年2月14号中国物理学家赵忠贤获得110 K的超导材料;1987年3月9号,日本宣布获得175 K的超导材料;1987年3月,中国科技大学获得215 K的超导材料.另一方面,自1987年4月开始,超导体研究的重心转向超导体机制的理论探索和应用技术的开发,1990年4月北京有色金属研究总院成功制成了2 T(特拉斯)强磁场下,临界电流密度2.38×104 A/cm2;7月上海冶金所采用熔融结构法制成钇钡铜氧块状超导材料,在77 K,2.5 T磁场下电流密度超过4×104 A/cm2,在世界处于领先地位;美国贝尔实验室采用快中子辐射氧化钇钡铜单晶体,使临界电流密度提高了100倍,达6×105 A/cm2,美国马萨诸萨理工学院用在超导材料中掺入银等加热处理的方法,解决了材料的脆弱问题,使强度比超导陶瓷提高了10倍,适用于作输电线.我国则早已制成零电阻为83.7 K的超导材料和零电阻为77 K的超导薄膜.3,超导体的物理特性①零电阻是超导体的一个重要特性,实验表明:超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关,还与外磁场强度和通过超导体的电流有关,这意味着存在临界电流,超过临界电流就会出现电阻.②迈斯纳效应——完全抗磁性这种性质是1993年迈斯纳研究超导态的磁性时发现的,即不管超导体内原来有无磁场,一旦进入超导态,超导体内的磁场一定等于零,即具有安全抗磁性,超导体的完全抗磁性会产生磁悬浮现象,磁悬浮现象在工程技术中有许多重要的应用,如用来制造磁悬浮列车和超导无摩擦轴承等.4,超导技术的应用超导技术的应用十分广泛,涉及输电,电机,交通运输,微电子和电子计算机,生物工程,医疗,军事等领域,这种新技术军民兼用,可研制出"双重"产品,将获得极大的社会效益和军事效益.①在电力工程方面的应用超导输电在原则上可以做到没有焦耳热的损耗,因而可节省大量能源;用超导线圈储存能量在军事上有重大应用,超导线圈用于发电机和电动机可以大大提高工作效率,降低损耗,从而导致电工领域的重大变革.②超导技术在交通运输方面的应用动用超导体产生的强磁场可以研制成磁悬浮列车,车辆不受地面阻力的影响,可高速运行,车速达500 km/h以上,若让超导磁悬浮列车在真空中运行,车速可达1 600 km/h,利用超导体制成无摩擦轴承,用于发射火箭,可将发射速度提高3倍以上.③超导技术在电子工程方面的应用用超导技术制成各种仪器,具有灵敏度高,噪声低,反应快,损耗小等特点,如用超导量子干涉仪可确定地热,石油,各种矿藏的位置和储量,并可用于地震预报.应用超导体制成计算机元件,开关速度可达到10-12 s,比半导体快1 000倍左右,而功耗仅为微瓦级,体积比半导体元件小1 000倍.用超导芯片制成超级计算机速度快,容量大,体积小,功耗低,美国IBM公司研制的一台运速为8 000万次的超导计算机,体积只有电话机那么大.④超导技术在生物医疗方面的应用超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术,可分辨早期肿瘤癌细胞等,还可做心电图,脑磁图,肺磁图,研究气功原理等.⑤超导技术在军事上的应用超导储能装置在定向武器上的应用使定向武器发生飞跃的发展.超导发电机,推进器在飞机上的应用可大大提高飞机的生存能力,在航海中的应用,可大大减小甚至没有噪音,推进速度快,可大大提高舰艇的生存,作战能力,超导计算机应用于C3I指挥系统,可使作战指挥能力迅速改善提高等等.随着超导技术的不断发展,高温氧化物超导材料和有机物超导材料将不断问世,目前超导还只应用在科学实验和高技术中,例如中国科学院合肥等离子体物理研究所,采用超导技术建成托卡马克实验装置(磁约束装置),放电300 ms,电流I=150 kA,使我国核聚变研究能力向前跨进一大步.

年仅22岁的物理学家曹原协助发现了让石墨烯实现零电阻导电的方法，该研究成果开创了物理学一个全新的研究领域，有望最终实现能源利用率与能源运输效率的提高。而石墨烯是未来革命性的一种新型材料，石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面，涵盖了众多的高新领域，而石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。可以说，曹原发现了石墨烯实现零电阻的方法，开创了物理学中的又一个全新的研究领域，这对于未来高端装备制造等的研发和应用，有更优异的性能。从这可看出，科学界对于超导的研究，有着非比寻常的在意。你们知道么，不仅超导在石墨烯方面的研究具有重大的作用，甚至在其他材料，超导的研究都起着非常重要的作用。可以说，超导研究在凝聚态物理领域甚至在整个物理学界中，都扮演着不可忽视的重要角色。为何说重要呢，先来看看超导所带来的贡献和荣誉吧。从1911 年卡末林·昂尼斯发现第一个金属汞超导体以来，超导的研究历程跨越了一个多世纪，带来过无数惊喜的发现，为物理学的发展做出了重要的贡献。以诺贝尔物理学奖为例，目前共有200 余位科学家获得了该奖，其中凝聚态物理领域的约有60位左右，有10 名科学家是直接因为超导研究而获此殊荣，当然，期间还有很多的传奇人物，他们无一都是在超导方面有巨大的研究成果。从诺贝尔获得奖和一些传奇的事例，可看出，超导的魅力是如此神奇，百余年来长盛不衰，结出了累累硕果。而在未来超导领域，必将还会持续涌现的诺贝尔奖，如发现常压室温超导体和建立高温超导微观理论就是学界公认的“诺奖级”工作，而诸如铁基超导、重费米子超导和有机超导等各种非常规超导材料的发现者也被寄予厚望。而超导的现象，也并非是某些特定材料才会发生的，可以说超导现象广泛存在于各材料中。据不完全统计，目前为止人类发现的无机化合物大约有15 万种，其中属于超导体的约有2 万多种。可见，超导现象是普遍存在于各类材料之中的，包括金属单质、合金、金属间化合物、过渡金属与非金属化合物、有机材料、纳米材料等多种形态。而在科学界中，有一个广泛认同的信念——只要温度足够低或者压力足够大等特定条件下，任何材料都可以成为超导体。特别是近年来，随着科学技术的发展，在超导材料探索方面，也出现了多种新颖的手段，如超高温高压合成、微纳米加工、固态/液态离子调控、化学离子交换/注入、电子浓度门电压调控等，超导材料的覆盖面，正在迅速扩展。探索新材料过程更是采用了广积粮、高通量、面撒网的方式，结合大数据、机器学习和人工智能的应用，在“材料基因工程”和“原子制造工厂”等新概念模式下，人们正在加速超导材料的探索过程，越来越多千奇百怪的超导体，将在未来出现在我们面前。为何科学界会如此热衷于研究超导呢，超导到底有何魅力所在？如今，我们是处于一个电子世界的时代，可以说生活离不开电子产品，如手机，电脑，交通工具等等，而半导体芯片，便是这些电子产品的核心部件之一，可以说，半导体芯片给我们的生活带来了很大的影响，它不仅在材料加工、能耗、弱电等方面起着重大的作用，还极大的提高了各种设备的应用技术等。然而，相对半导体而言，超导材料的应用十分滞后，可以说，在半导体芯片统治了我们如今电子世界的时候，我们从未见到过一件“超导电子产品”。并不是说我们不知道超导它所带来的巨大优越作用，而是因为对于一个超导体而言，需要满足临界温度、临界磁场和临界电流密度均非常之高的前提下，才能适用于大电流、强磁场、无损耗的超导强电应用，同时材料本身的微观缺陷、力学性能、机械加工能力等也极大影响了产品化的进程。而已有的超导材料，各自都有它的应用局限，所以，在超导方面的应用，目前大部分还只是处于研究实验中，并不能广泛的运用于现实。当然，也并不是说就没有超导的应用，超导应用目前最成功的是超导磁体和超导微波器件等，也是极为有限。医院里的核磁共振成像大都采用超导磁体，其磁场一直存在线圈中，所以进入检测室需要摘除所有金属物件。基础科学研究采用的稳恒强磁场、大型加速器磁体、高能粒子探测器以及工业中采用的磁力选矿和污水处理等，也利用了场强高的超导磁体。发展更高分辨率的核磁共振、磁约束的人工可控核聚变、超级粒子对撞机等，都必须依赖强度更高的超导磁体，也是未来技术的可能突破口。超导微波器件在一些军事和民用领域都已经走向成熟甚至是商业化了，为信息爆炸的今天提供了非常有效的通讯保障。当然，超导的应用也不仅仅只有这些，超导在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。可以想象一下，若是超导可控核聚变发动机的成功研制，或许可以为未来的超级宇宙飞船提供源源不断的动力，帮助人类在太空中持续飞行数百年，探索太空中的奥秘，去寻找下一个合适的家园……

超导体的应用可分为三类：强电应用、弱电应用和抗磁性应用。强电应用即大电流应用，包括超导发电、输电和储能；弱电应用即电子学应用，包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性应用主要包括磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。目前超导量子干涉仪（SQUID）已经产业化。 另外，作为低温超导材料的主要代表NbTi合金和Nb3Sn，在商业领域主要应用于医学领域的MRI（核磁共振成像仪）。作为科学研究领域，已经应用于欧洲的大型项目LHC项目，帮助人类寻求宇宙的起源等科学问题。扩展资料人类最初发现超导体是在1911年，这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）等人发现。汞在极低的温度下，其电阻消失，呈超导状态。此后超导体的研究日趋深入，一方面，多种具有实用潜力的超导材料被发现，另一方面，对超导机理的研究也有一定进展。超导体具有三个基本特性：完全导电性（零电阻效应）、完全抗磁性（迈斯纳效应）、通量量子化（约瑟夫森效应）。参考资料来源：百度百科-超导体

1911年，荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞，当温度下降到４.２K时,水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。　　1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。　　1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。　　1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。　　1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。　　早在1991年，法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6＋δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。　　20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体，1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4，其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。 　　1987年在超导材料的探索中又有新的突破，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO（钇铋铜氧）。 　　1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此，人类终于实现了液氮温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，因此被称为高温超导体。 　1997年，研究人员发现，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构，它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。　　自２００７年１２月开始，中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年２月１８日，日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章，指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下２４７．１５摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值，王楠林小组迅速转向制作掺杂样品，他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。 　　几乎与此同时，物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧，发现有临界温度为零下２４８.１５摄氏度以上的超导电性。 　　３月２５日和３月２６日，中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下２３３．１５摄氏度的超导体，突破麦克米兰极限，证实为非传统超导。 　　３月２９日，中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下２２１．１５摄氏度，４月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下２１８．１５摄氏度。 　　为了证实（超导体）电阻为零，科学家将一个铅制的圆环，放入温度低于Tc=7.2K的空间，利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失，当温度升到高于Tc时，圆环由超导状态变正常态，材料的电阻骤然增大，感应电流立刻消失，这就是著名的昂尼斯持久电流实验。

A、保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的．电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，不符合题意．B、灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，不符合题意．C、电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，不符合题意．D、根据焦耳定律Q=I2Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，符合题意．故选D．

电流在导体内流动时，由于导体本身分子的不规则热运动而产生损耗，使得导体的导电能力下降。温度降低会减小电阻，但一般金属和合金不会因温度的继续降低而使电阻变为零。而某些合金的电阻则可随着温度的下降而不断地减小，当温度降到一定值（临界温度）以下时，它的电阻突然变为零，我们把这种现象称为超导现象，具有超导现象的导体称为超导体。超导体技术的应用前景极为广阔。目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段，我国在超导研究方面已处于世界先进水平。详情官方服务官方网站

1911年，荷兰科学家卡末林—昂内斯((Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K时,水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料[1]。但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0摄氏度的，对一般人来说算是极低的温度。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。 1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。 1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。 1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。 1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。 来自德国、法国和俄罗斯的科学家利用中子散射技术，在高温超导体的一个成员单铜氧层Tl2Ba2CuO6＋δ中观察到了所谓的磁共振模式，进一步证实了这种模式在高温超导体中存在的一般性。该发现有助于对铜氧化物超导体机制的研究。 高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。本期Science所报道的结果意味着中子散射领域里一个长期存在的困惑很有可能得到解决。 早在1991年，法国物理学家利用中子散射技术在双铜氧层YBa2Cu3O6＋δ超导体单晶中发现了一个微弱的磁性信号。随后的实验证明，这种信号仅在超导体处于超导状态时才显著增强并被称为磁共振模式。这个发现表明电子的自旋以某种合作的方式产生一种集体的有序运动，而这是常规超导体所不具有的。这种集体运动有可能参与了电子的配对，并对超导机制负责，其作用类似于常规超导体内引起电子配对的晶格振动。但是，在另一个超导体La2－xSrxCuO4＋δ（单铜氧层）中，却无法观察到同样的现象。这使物理学家怀疑这种磁共振模式并非铜氧化物超导体的普遍现象。1999年，在Bi2Sr2CaCu2O8＋δ单晶上也观察到了这种磁共振信号。但由于Bi2Sr2CaCu2O8＋δ与YBa2Cu3O6＋δ一样，也具有双铜氧层结构，关于磁共振模式是双铜氧层的特殊表征还是“普遍”现象的困惑并未得到彻底解决。 理想的候选者应该是典型的高温超导晶体，结构尽可能简单，只具有单铜氧层。困难在于，由于中子与物质的相互作用很弱，只有足够大的晶体才可能进行中子散射实验。随着中子散射技术的成熟，对晶体尺寸的要求已降低到0.1厘米3的量级。晶体生长技术的进步，也使Tl2Ba2CuO6＋δ单晶体的尺寸进入毫米量级，而它正是一个理想的候选者。科学家把300个毫米量级的Tl2Ba2CuO6＋δ单晶以同一标准按晶体学取向排列在一起，构成一个“人造”单晶，“提前”达到了中子散射的要求。经过近两个月散射谱的搜集与反复验证，终于以确凿的实验数据显示在这样一个近乎理想的高温超导单晶上也存在磁共振模式。这一结果说明磁共振模式是高温超导的一个普遍现象。而La2－xSrxCuO4＋δ体系上磁共振模式的缺席只是“普遍”现象的例外，这可能与其结构的特殊性有关。 关于磁共振模式及其与电子间相互作用的理论和实验研究一直是高温超导领域的热点之一，上述结果将引起许多物理学家的关注与兴趣。 20世纪80年代是超导电性的探索与研究的黄金年代。1981年合成了有机超导体，1986年缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物LaBaCuO4，其临界温度约为35K。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。 1987年在超导材料的探索中又有新的突破，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料YBCO（钇铋铜氧）。 1988年初日本研制成临界温度达110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超导体。至此，人类终于实现了液氮温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，因此被称为高温超导体。 自从高温超导材料发现以后，一阵超导热席卷了全球。科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度可达125K，汞系化合物超导材料的临界温度则高达135K。如果将汞置于高压条件下，其临界温度将能达到难以置信的164K。 1997年，研究人员发现，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在45K时具有超导电性。由于该化合物独特的晶体结构，它在计算机数据存储中的应用潜力将是非常巨大的。 自2007年12月开始，中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日，日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章，指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值，王楠林小组迅速转向制作掺杂样品，他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。 几乎与此同时，物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧，发现有临界温度为零下248.15摄氏度以上的超导电性。 3月25日和3月26日，中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15摄氏度的超导体，突破麦克米兰极限，证实为非传统超导。 3月29日，中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221．15摄氏度，4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218．15摄氏度。 为了证实（超导体）电阻为零，科学家将一个铅制的圆环，放入温度低于Tc=7.2K的空间，利用电磁感应使环内激发起感应电流。结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失，当温度升到高于Tc时，圆环由超导状态变正常态，材料的电阻骤然增大，感应电流立刻消失，这就是著名的昂尼斯持久电流实验。[编辑本段]超导技术谈 1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。 迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（OK=-273℃）。86年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30度，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体，很快又发现了14℃下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。 超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。 超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。 现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。[编辑本段]超导技术及其应用 比尔·李 1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到4.2K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。 奇异的超导陶瓷 1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧－钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。 1986年底，美国贝尔实验室邝细成研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！ 高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。[编辑本段]超群的超导磁体 超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。 由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。 超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。 超导发电机 在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50％。 磁流体发电机 磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。 超导输电线路 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。 广阔的超导应用 高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 超导磁悬浮列车 利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。 超导计算机 高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。 核聚变反应堆“磁封闭体” 核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿摄氏度，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。 科学家新近创造出一种新的物质形态，并预言它将帮助人类做出下一代超导体，以用于发电和提高火车的工作效率等多种用途。 这种新的物质形态称作“费密冷凝体”，是已知的第六种物质形态。前五种物质形态分别为气体、固体、液体、等离子体和1995年刚刚发明的玻色一爱因斯坦冷凝体。 费密子和玻色子的重大差异，体现在“自旋”这一量子力学特性上。费密子是像电子一样的粒子，有半整数自旋（如1／2，3／2，5／2等）；而玻色子是像质子一样的粒子，有整数自旋（如0，1，2等）。这种自旋差异使费密子和玻色子有完全不同的特性。没有任何两个费密子能有同样的量子态：它们没有相同的特性，也不能在同一时间处于同一地点；而玻色子却能够具有相同的特性。因此，1995年物理学家将一定数量铷和钠原子冷却成玻色子时，大部分原子变成了同样的低温量子态，实际上成为单一巨大的整体原子：玻色一爱因斯坦凝聚态。但像钾一40或锂一6这样的费密子，即使在很低的温度下，每种粒子必定也有稍微不同的特性。 2003年，物理学家找到了一个克服以上障碍的方法。他们将费密子成对转变成玻色子，两个半整数自旋组成一个整数自旋，费密子对就起到了玻色子的作用，所有气体突然冷凝至玻色一爱因斯坦凝聚态。奥地利英斯布瑞克大学的科学家将锂一6原子冷却，同时施加稳定磁场，促使费密子结合在一起；美国科罗拉多“实验室天体物理学联合研究所”采用的技术略有不同，他们将钾一40原子冷却后施加磁场，通过磁场变化让每个原子强烈吸引附近的原子，诱发它们形成成对原子，然后凝聚成玻色一爱因斯坦凝聚态。参考资料：百度百科

给“永动机”梦想插上试飞的翅膀——20世纪中后期高温超导技术的突破（1）昂尼斯的意外发现1911年初春，一个寒意尚未消尽的夜晚，荷兰莱顿实验室灯火通明，大物理学家昂尼斯还在紧张地忙碌着。几个星期以来，他一直想采用一种手段力求使汞的温度冷却到接近绝对零度(即OK，K＝-273℃)，但他没有成功，眼睛熬红了，身体消瘦了，始终没有找到合适的冷却剂。后来，还是他的学生兼助手霍尔斯特提醒了他，可不可以试一下3年前液化成功的液态氦。今天，他试着利用液态氦进行冷却，终于使汞的温度冷却到接近绝对零度。他十分高兴，几个星期以来的疲劳一扫而光，当他将电流通过汞线，测量汞线的电阻随温度的变化时，一个奇异的现象出现了：当温度降到4.2K时，电阻突然消失了。昂尼斯的神经立即绷了起来，他简直不敢相信自己的眼睛。他让助手重新做了一遍测试，结果发现还是出现了电阻消失的现象。昂尼斯和助手紧紧地拥抱在一起，流下了滚烫的泪水。就是在这一天晚上，人类的一项伟大的发现诞生了，昂尼斯称这种现象为物质的超导性，他称汞这时进入了“超导态”，称电阻为零的温度为转变温度。不久，昂尼斯又发现了其他几种金属也可进入“超导态”，如锡和铅。锡的转变温度为3.8K，铅的转变温度为6K。由于这两种金属的易加工特性，就可以在无电阻状态下进行种种电子学试验。此后，人们对金属元素进行试验，发现铍、钛、锌，镓、锆、铝、锘等24种元素是超导体。从此，超导体的研究进入了一个崭新的阶段。详情官方电话官方服务官方网站