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超導體

超導體（superconductor）。當某導體在一溫度下，可使電阻為零而稱之。零電阻和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度，叫超導臨界溫度。

演進史

1911年，荷蘭科學家昂內斯(Onnes)用液氦冷卻汞，當溫度下降到絕對溫標4.2K時水銀的電阻完全消失，這種現象稱為超導電性，此溫度稱為臨界溫度。根據臨界溫度的不同，超導材料可以被分為：高溫超導材料和低溫超導材料。但這裡所說的「高溫」，其實仍然是遠低於冰點攝氏0℃的，對一般人來說算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發現，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應線將從超導體中排出，不能通過超導體，這種現象稱為抗磁性。

經過科學家們的努力，超導材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關是突破溫度障礙，即尋求高溫超導材料。

1973年，發現超導合金――鈮鍺合金，其臨界超導溫度為23.2K，這一記錄保持了近13年。

1986年，設在瑞士蘇黎世的美國IBM公司的研究中心報導了一種氧化物（鑭鋇銅氧化物）具有35K的高溫超導性。此後，科學家們幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現。

1986年，美國貝爾實驗室研究的超導材料，其臨界超導溫度達到40K，液氫的「溫度壁壘」（40K）被跨越。

1987年，中國科學家趙忠賢以及美國華裔科學家朱經武相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，液氮的「溫度壁壘」（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度提高了近100K。

用途

超導磁體可用於製作交流超導發電機、磁流體發電機和超導輸電線路等。

超導體與常規導體

常規導體做磁體時，要產生10萬高斯以上的穩態強磁場，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻用水，投資巨大；而超導材料在超導狀態下具有零電阻和抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得這麼大的穩態強磁場。

超導現象

超導現象是指材料在低於某一溫度時，電阻變為零的現象，而這一溫度稱為超導轉變溫度（Tc）。超導現象的特徵是零電阻和完全抗磁性。

發現

1911年春，荷蘭物理學家昂尼斯在用液氦將汞的溫度降到4.2K時，發現汞的電阻降為零。他把這種現象稱為導性。後來昂尼斯和其他科學家陸續發現其他一些金屬也是超導體。昂內斯因為這項重大發現而獲得1913年的諾貝爾物理學獎。

完全抗磁性

1933年，德國物理學家邁斯納（Walther Meissner）發現了超導體的完全抗磁性，即當超導體處於超導狀態時，超導體內部磁場為零，對磁場完全排斥，即邁斯納效應。但當外部磁場大於臨界值時，超導性被破壞。

機理

1957年，美國物理學家約翰·巴丁、庫珀（Leon Cooper）、施里弗（Robert Schrieffer）提出了以他們名字首字母命名的BCS理論，用於解釋超導現象的微觀機理。BCS理論認為：晶格的振動使自旋和動量都相反的兩個電子組成動量為零的庫珀對，所以根據量子力學中物質波的理論，庫珀對的波長很長以至於其可以繞過晶格缺陷雜質流動從而無阻礙地形成電流。巴丁、庫珀、施里弗因此獲得1972年的諾貝爾物理學獎。

進一步的發現

1952年，科學家發現了合金超導體矽化釩。1986年1月，德國科學家伯德諾茲（Georg Bednorz）和瑞士科學家繆勒（Alex Müller）發現陶瓷性金屬氧化物可以作為超導體，從而獲得了1987年諾貝爾物理學獎。1987年，美國華裔科學家朱經武以及中國科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上，液氮的「溫度壁壘」（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。從1986年－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度提高了近100K。

我相信科技還是會不斷的持續進步，臨界超導溫度我想也會不斷的破紀錄。

也許有天我們的能量將不會有任何的浪費，進而使得熱污染減少。

不過距離那之前，還有很長的路要走。

我期望著這麼一天的到來