大家都知道，冬天手冷的時候，把兩(liang) 隻手放在一起搓一搓就暖和了，這是摩擦生熱的道理。我們(men) 在使用電器的時候，電器、電線也會(hui) 發熱，這是因為(wei) 電流和電器、電線也發生了“摩擦”，這種“摩擦”就是電阻的來源。電阻產(chan) 生的熱量極大地浪費了電能。

　　事實上，電在從(cong) 發電廠趕往工廠、住宅、學校的路上，就已經被輸電線的電阻消耗了不少，進而導致我國損失很多的電能，直到超導材料的出現，讓人們(men) 看到了“零電阻”的發展。

　　想要了解超導材料，我們(men) 還要從(cong) 英國化學家拉瓦錫的預言說起。1784年，拉瓦錫做了這樣一個(ge) 預測，他表示如果地球突然進到寒冷的地區，那麽(me) 地球上的空氣就不再會(hui) 以看不見的流體(ti) 形式存在，而是回到液體(ti) 狀態。

　　正是從(cong) 那時候起，拉瓦錫的預言就一直激勵著人們(men) 去實現氣體(ti) 的液化，並由此得到極低的溫度。使氣體(ti) 變成液體(ti) ，這聽起來如同神話一般，但是科學家不僅(jin) 相信了這個(ge) 神話，而且使它成為(wei) 了現實。

　　在拉瓦錫做出預言的18世紀末，科學研究的水平還非常低，我們(men) 今天根本無法想象當時科學家液化氣體(ti) 時遇到的困難有多大。許多人為(wei) 此嘔心瀝血，貢獻了畢生精力，終於(yu) 他們(men) 的努力有了回報。

　　1908年，荷蘭(lan) 萊頓實驗室的昂內(nei) 斯等人成功液化了最難液化的氣體(ti) ——氦氣，得到的液氦沸點為(wei) 零下196攝氏度。隨後在1911年4月8號，昂內(nei) 斯等人測量金屬汞在低溫下的電阻時，意外地發現當溫度降低到液氦沸點的時候，汞的電阻突然下降到儀(yi) 器測量不到的最小值，基本上可以認為(wei) 是零電阻態。於(yu) 是，他們(men) 便把當時讓金屬汞電阻為(wei) 零時的溫度稱為(wei) 超導臨(lin) 界溫度，把“超導”這個(ge) 詞語定義(yi) 為(wei) ，當某些材料的溫度降低到超導臨(lin) 界溫度以下時，電阻就會(hui) 消失為(wei) 零，這樣的材料就是“超導體(ti) ”了。

　　作為(wei) 第一個(ge) 超導體(ti) ，金屬汞被科學家順利發現了，也就是從(cong) 這一天起，超導現象開始被科學家所知道。其實，在形成神奇的零電阻態同時，超導體(ti) 還擁有另一種神奇的“金鍾罩鐵布衫的功夫”，那就是可以把體(ti) 內(nei) 的所有磁力線排到外麵，讓體(ti) 內(nei) 的磁感應強度也為(wei) 零，科學家們(men) 稱這種現象為(wei) 超導體(ti) 的“完全抗磁性”效應，由於(yu) 它是被德國科學家沃爾特·邁斯納在1933年發現的，因此又被稱為(wei) “邁斯納效應”。

　　後來，人們(men) 還做過這樣一個(ge) 關(guan) 於(yu) “邁斯納效應”的實驗：在一個(ge) 淺平的錫盤中，放入一個(ge) 體(ti) 積很小但磁性很強的永久磁體(ti) ，然後把溫度降低，使錫盤出現超導性，這時可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表麵，慢慢地飄起，懸空不動。邁斯納效應具有著重要的意義(yi) ，它可以用來判別物質是否具有超導特性。因為(wei) 從(cong) 科學意義(yi) 上來說，隻有同時具有“零電阻效應”和“完全抗磁性”這兩(liang) 大神奇效應的材料，才能被稱之為(wei) 超導材料。

　　從(cong) 剛剛金屬汞超導體(ti) 的發現實驗中，我們(men) 知道低溫環境是超導體(ti) 發揮“特效”的關(guan) 鍵因素，但低溫往往需要依賴昂貴的液氦來維持，無形中極大地增加了超導體(ti) 的應用成本，如果想要在這樣的溫度環境中推廣應用幾乎是不可能的。所以從(cong) 超導現象發現的第一天起，科學家們(men) 就一直在朝著室溫超導的方向而奮鬥。

　　但是，自1911年4月8號，第一個(ge) 超導體(ti) 金屬汞被發現以來，物理學家發現了大量單質和合金超導體(ti) ，但是它們(men) 的超導臨(lin) 界溫度都很低，此後的70多年間探索到的最高臨(lin) 界超導溫度為(wei) 零下249.8攝氏度。

　　直到1986年初，這一溫度記錄才被刷新。這一年，歐洲科學家貝德諾茲(zi) 和繆勒發現以銅為(wei) 關(guan) 鍵超導元素的銅氧化物超導體(ti) ，轉變溫度高於(yu) 零下233攝氏度，因而被稱為(wei) 高溫超導體(ti) 。這裏所說的“高溫”，和我們(men) 通常認知的上百上千攝氏度的高溫並不一樣，它是相對原來超導材料所需要的超低溫高許多的溫度，不過也有零下200攝氏度左右。所以，在人類所研究的超導材料中，如果溫度相比較來說，提高了很多，那就可以稱這個(ge) 材料是高溫超導體(ti) 。

　　也正是在1986年9月份，科學家發現銅氧化物超導體(ti) 之後沒多久，我國物理學家趙忠賢坐在物理所圖書(shu) 館中翻看了當時最新一期的《物理學雜誌》。當讀到了這兩(liang) 位歐洲科學家發表的文章時，他陷入了長時間的思考，他認為(wei) 銅氧化物超導體(ti) 的想法是有道理的，就是要充分利用材料結構的不穩定性來實現高溫超導。

　　這個(ge) 想法產(chan) 生後，趙忠賢便立刻與(yu) 物理所其他科研人員合作，開始了銅氧化物的超導體(ti) 研究工作。僅(jin) 僅(jin) 隻用了兩(liang) 個(ge) 月的時間，趙忠賢的研究組就在鍶鑭銅氧中實現了起始溫度為(wei) 零下244.4攝氏度的超導轉變溫度。

　　在那段激情燃燒的歲月裏，趙忠賢帶領團隊爭(zheng) 分奪秒，夜以繼日地在實驗室工作，困了就以實驗桌為(wei) 床，或坐在椅子上打個(ge) 盹兒(er) ，醒了繼續做實驗。在最緊張的時刻，趙忠賢曾連續48個(ge) 小時沒有合眼。正是以這種忘我的獻身與(yu) 拚搏精神，他帶領團隊利用自己製造的爐子和測量設備，在簡陋落後的條件下，取得了舉(ju) 世矚目的成就。

　　隨後，趙忠賢團隊並沒有停歇，而是投入到新的研究中去，他們(men) 通過在實驗中發現的超導臨(lin) 界溫度會(hui) 受到原料純度和雜質的影響，對超導材料進行改進研究，最終在1987年的2月19號，趙忠賢等人在釔鋇銅氧中發現了起始溫度高於(yu) 零下173攝氏度的超導轉變溫度，在國際上掀起了高溫超導研究的熱潮。

　　值得一提的是，在此之前，世界上一切超導研究都必須采用昂貴並難以使用的液氦進行實驗，才能讓超導體(ti) 達到轉變溫度，這些因素對超導研究形成了巨大的障礙。然而，趙忠賢團隊則另辟蹊徑，使用便宜、好用的液氮來達到超導轉變溫度的目的，這一方法為(wei) 超導研究開辟了一片嶄新的天地。趙忠賢因此在1987年獲得第三世界科學院物理獎，成為(wei) 了首次獲得這個(ge) 獎項的中國科學家，他所帶領的團隊也榮獲了1989年國家自然科學一等獎。

　　事實上，除了傳(chuan) 統的金屬、合金超導體(ti) 和銅氧化物超導體(ti) 外，人們(men) 還在其他許多材料中發現了超導電性，例如超晶格超導體(ti) 、有機超導體(ti) 、磁性超導體(ti) 、多帶超導體(ti) 等；在其他金屬氧化物如鈦氧化物、铌氧化物、釕氧化物、鈷氧化物等材料中同樣發現了超導電性，隻是這些超導體(ti) 的臨(lin) 界溫度不如銅氧化物高，但是在這些超導體(ti) 中發現豐(feng) 富而奇異的物理性質同樣引起許多科學家的興(xing) 趣。

　　經過數十年的努力，銅氧化物高溫超導材料的質量和性能在不斷地提高，與(yu) 此同時，為(wei) 了研究它的物理性質，許多實驗手段本身也取得了顯著進步，並觀察到了許多新奇的物理現象。

　　但令人頗感失望的是，人們(men) 發現銅氧化物高溫超導體(ti) 很難得以大規模應用。因為(wei) 這類材料本身屬於(yu) 陶瓷材料，在柔韌性和延展性上都遠遠不如金屬材料，在材料機械加工等許多方麵存在著嚴(yan) 重的困難；更重要的是，銅氧化物高溫超導體(ti) 可以負載的最大電流相對較低，這也就導致它暫時還沒有辦法在一些需要高電流、強磁場的領域應用。

　　另外，盡管應用銅氧化物高溫超導體(ti) 在高敏感磁信號探測和微波通訊等方麵已經取得了不小的進步，但作為(wei) 超導最直接的應用——超導輸電線、超導強磁體(ti) 和超導磁懸浮等方麵，銅氧化物材料仍然不是首選。為(wei) 了驗證對銅氧化物超導問題的理解和認識，並進一步推動高溫超導應用的前進，人們(men) 希望找到其他可以和銅氧化物的臨(lin) 界溫度相媲美，甚至更高的超導材料，使超導技術走向大規模應用。



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