超导电性与超导体

某些物质在一定温度下电阻降为零的性质称为超导电性，1911年荷兰物理学家海尔·卡末林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K(－268.8℃)附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来。他把汞的这一新状态称为超导态。此后又发现许多其他金属也具有超导电性。到了1973年才获得超导体Nb3Ge(锗铌合金)的最高临界转变温度为Tc=23.2K，其间平均每年超导临界温度的提高只有0.3K，1973年以后又出现了10年的停顿。从1986年起，超导研究有了飞速发展。1月，临界温度提高到30K左右;10月，提高到33K;12月，在先后几天的时间内，迅速提高，15日为40.2K，26日为48.6K，30日为52.5K。1987年2月16日，美国朱经武把临界温度提高到92K。1987年2月24日，中国科学院宣布物理所的赵忠贤、陈立泉等13名研究人员获得液氮温区超导体，起始转变温度为100K以上，出现零电阻温度为78.5K。1986年至1987年不到两年时间里，起始转变温度迅速提高，平均每年递增40K以上。

物理学家提高临界转变温度到底有什么实际意义呢?若用超导体输送电能将节约大量电能。目前世界上用电有大约30%的电功率在输送电路上因热损耗而白白浪费掉。因此，要是能大规模地采用超导体输电，这种损耗就可避免。我们现在为什么不用超导体呢?原因就在于超导电性只有在很低的温度下才会出现。其次，超导体临界温度的提高为超导体在其他方面的应用开辟了广阔前景。目前，超导电子显微镜、超导高速电子计算机、理想的磁屏蔽系统，微波技术更新等等正逐渐兴起，超导材料还可应用于超导直流电机、变压器以及磁流体发电机，将显著提高能效并显著减轻重量以及体积。此外超导储能线圈、核磁共振成像、超导量子干涉仪(SQUID)、开关器件、高性能滤波器、军事上的超导纳米微波天线、电子炸弹、超导X射线检测仪、超导光探测器等都是非常诱人的应用项目。相信随着超导理论的进一步完善和发展，超导体新材料的继续研制，超导必将对整个社会发展产生巨大的推动作用。