超導技術(shù)的研究是當代科技中的一項重大課題。隨著“低溫”超導材料研究開發(fā)難度的增大，興起了“高溫”超導材料的研究開發(fā)。那么超導材料到底是什么呢?

　　超導材料是什么

　　早在1911年，荷蘭科學家昂尼斯用液氮冷卻水銀，當溫度降到-2690C左右時，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻空氣完全消失，這種現(xiàn)象稱為“超導”現(xiàn)象，所有具有這種零電阻的材料稱為超導體。由于超導體具有兩大宏觀特征，即零電阻和完全抗磁性，因而它可以輸送大電流不發(fā)熱，幾乎不損耗能量。但是在1911年之后的70多年里，科學家所研制的超導體一直處在低溫下，最高溫度只有23.2K。直到80年代后期，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度達35K的鑭鋇銅氧化物之后，世界性的“高溫”超導材料的研究開發(fā)熱才蓬勃發(fā)展起來。從1987年到現(xiàn)在，美、中、日三國都相繼發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度100K的超導材料。當前，世界各國在高溫超導材料研究方面競爭十分激烈，都希望率先找到常溫條件下的高溫超導材料。我國對超導材料的探索，以及相關(guān)的材料科學基礎(chǔ)性研究方面一直保持或接近世界前沿。1998年7月24日，北京有色金屬研究總院研制成功我國第一根由鉍系高溫超導材料制造的輸電電纜，性能達到世界先進水平。

　　高溫超導材料的應用必將導致一場新的技術(shù)革命，其意義不亞于半導體材料。這是因為超導材料的應用領(lǐng)域較廣：①電力輸送?？梢圆患訅狠旊?，電能損失可減少10%以上，電費開支可節(jié)省15%以上。據(jù)測算，單是超導輸電的實現(xiàn)就可使美國一年節(jié)省價值100億美元的電力。②受控熱核聚變反應裝置。其反應過程中的溫度高達1億攝氏度，目前還沒有任何裝置能約束這種極高溫的反應過程，而將來用超導體產(chǎn)生的超強磁場可有效地控制這種反應過程。③超導磁懸浮列車。這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式，它是在沒有輪子的車廂上和軌道上安置線圈，電流通過時使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀，以線形電機推動車廂前進。這種列車沒有輪軌接觸滾動的阻力，列車行駛速度大大提高，時速可達500多公里。如北京到廣州，只需要4個多小時。另外，用超導電動汽車取代燃油汽車，全世界每年可節(jié)省燃油10億噸以上，并可大大減少噪音和環(huán)境污染。④超導電子計算機。用超導芯片將大大提高計算機的運算速度，并減少體積。美國IBM公司研制的一臺運算速度為8000萬次/秒的超導計算機，體積只有一部電話機大小，其元件不發(fā)熱，可長時間高效率運行。

　　超導材料的特性及應用

　　1.零電阻特性

　　超導材料的一個重要特性是零電阻，傳輸電流密度大、損耗小，在電力傳輸中可用作電線電纜。高溫超導電線電纜的應用必將給國民經(jīng)濟和國防建設(shè)帶來巨大效益。

　　應用：超導電纜、超導計算機、超導電機(包括發(fā)電機和電動機)、超導儲能裝置、超導濾波器。

　　2.完全抗磁性

　　超導材料除具有零電阻的特性外，還具有完全抗磁性，即當導體處在超導狀態(tài)時，內(nèi)部的磁感應強度為零，原來存在于體內(nèi)的磁場也被排擠出去。超導體的這一特性是荷蘭物理學家于1933年發(fā)現(xiàn)，后將這一現(xiàn)象定義為“邁斯納效應”。最典型的一個應用就是超導磁懸浮列車。

　　應用：超導磁懸浮列車、受控熱核反應、電磁推進裝置、核磁共振成像。