什么是超导材料(什么是超导材料？)|全球快看

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什么是超导材料?

1911年，荷兰物理学衫散家昂尼斯(1853～1926)发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测好塌逗量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温友卖度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0.012K，锌为0.75K，铝为1.196K，铅为7.193K。

什么是超导体？

超导体(suPerconductor)是一种知纤芹没有电阻的材料。超导体与普通导体有非常大的不同。由于没有电阻，电流通过超导体时，就没有能量的损失。利用超导体制成的导线可以降搭毕低电能的损耗，提高电能的利用率。但超导体作为磁体的应用却受到限制，因为强磁场会破坏物质的超导性，使它重新变成普通导体。

超导体的最大问题是需要非常低的温度。现在已经发现一些新的材料，在相对较高的温度下竖迅也能变成超导体。目前，科学工作者正在研制实用的超导体。

什么是超导材料？

在地球上，所有的元素和材料都有电阻，就是导电性最好的银、铜、铝也不例外，但有些种类首唤梁的材料在一定条件下却没有电阻，这就是所谓超导材料。

超导材料最早是由荷兰的物理学家昂内斯在1911年发现的。那时，许多科学家发现，金属的电阻和它所处的温度条件有很大关系。温度高时，它的电阻就增加，温度低时，电阻就减小。并总结出一个金属电阻与温度之间关系的理论公式。当时，荷兰物理学家昂内斯为检验这个公式是否正确，就用汞(水银)作试验。他把水银冷却到-40℃，使它变成固体，然后把水银拉成细丝并继续降低温度，同时测量不同温度时固体水银的电阻。当温度降到4K时，一个奇怪的现象发生了，水银的电阻突然变为零。这一发现轰动了世界物理学界。后来科学家把这个现象叫作超导(电)现象，把电阻等于零的材料称为超导(电)材料。

各种超导线材料可广泛用于输电

昂内斯和许多科学家后来又发现了28种超导元素和8000多种超导化合物，但出现超导现象的温度大多接近绝对零度，因而这种超导材料没有什么经济价值，因为制造这种超低温本身就花钱很多而且相当困难。

为了寻找在比较高的温度下没有电阻的超导材料，世界上无数科学家奋斗了近60年，也没有取得什么进展。直到1973年，英美一些科学家才找到一种在23K时出现超导现象的铌锗合金，此后这一记录又保持了10多年。

到1986年，在瑞士国际商用公司实验室工作的贝特诺茨和缪勒从别人多次失败中链粗吸取了经验，放弃了在金属和合金中寻找超导材料的老观念，解放思想，终于发现一种镧铜钡氧陶瓷氯化物材料在43K这一较高温度出现了超导现象。这是一个了不起的突破，因此他们两人同时获得了1987年的诺贝尔物理学奖。

此后，美籍华人学者朱经武、中国物理学家赵忠贤等在1987年相继发现了在78.5K和98K时出现超导现象的超导材料。这样，超导材料就可以在液氮中工作了。

更令人振奋的是，1991年美国和日本的科学家又发现了球状碳分子C↓60在掺钾、铯、钕等元素后，也有超导现象。超导材料的出现有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和科技革命。因为没有电阻的材料用途极为广泛：用它输送电流不会损耗电力；用它做发电机可以做得很小，但发出的电流可以很大。例如，一台普通的大型发电机需要用15～20吨铜线绕成线圈，而如果用超导材料线圈，只要几百克就够了，而发出的电力却是一样的。

超导材料可以制作大型强磁体，未来的者运磁悬浮列车中超导磁体是磁悬浮列车中的关键性部件，用它产生的巨大磁力才能使列车悬浮起来。

超导材料还可以制成储电装置，把电流储存起来，供急需时使用。1987年，美国国防部为适应“星球大战”的需要，决定建立一个用超导材料储电的装置，在和平时期，可向居民供电，在导弹袭来时，可为激光武器供电，用激光摧毁导弹。

因为超导材料没有电阻，只要把电“注入”超导线圈，电流就可以无休止地圈中流动也不会有损耗。美国设计了一个可以储存500万千瓦小时的巨型超导储电装置，它像一个巨大的轮胎，深埋在地下的核心部分是用超导材料做成的储能线圈。它的直径就有1568米，储存的电力足以供几十万人口的城市照明用电。

超导材料也可以制作高灵敏度的测量仪器及逻辑元件和存储元件。这些元件以超导薄膜的形式应用，所用的超导薄膜的厚度只需不到1微米就够了。用超导材料制成的量子干涉器件可测量小到10的负18次方伏特的电压差和10-18安培的电流，是磁脑照相术用仪器不可缺少的电子器件。

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