摘要：本文简单介绍了一些与超导相关的概念，超导材料，超导的简史，超导的研究现状及对超导应用的前景展望 关键字：超导，超导体，超导现象，超导材料，临界参量，超导技术，超导应用 Abstract: This article simply introduced some and the superconductivity correlation concept, the superconductivity material, the superconductivity brief history, the superconductivity research present situation and to the superconductivity application prospect forecast.
Keyword: superconductors, superconductors, superconductor, superconducting materials, critical parameters
引言：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[8]。超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同：零电阻性、完全抗磁性、约瑟夫森效应、迈斯纳效应。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。
超导技术被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术．目前已被广泛用于高温超导变压器、高温超导滤波器、超导计算机、超导发电机、磁流体发电机、超导磁悬浮列车、核聚变反应堆、"磁封闭体"粒子加速器等应用产品的研发，在许多领域取得了重大突破，具有十分广阔的市场
前景。
一：超导技术的探索与发展
1908年,荷兰物理学家卡末林，昂内斯首次液化了氦气,最低温度可以达到4.2K左右,这为超导的发现提供了技术支持[11]。1911年,卡莫林昂内斯在提纯水银作为实验材料时候，发现水银在温度4.2K左右出现超导电性,这是人类首次发现超导现象。由于液化氦气设备非常昂贵,因此在应用上受到极大限制。
在1973年至1986 年,13年间，尽管超导电性的研究出现很多新的成果,但是临界转变温度还是没有突破Tc=23.3K 的记录。因此,在这时期不少理论和实验上的科研工作者甚至一致认
为常规超导体的超导转化温度不可能超过 Tc=30K 这个关口。但就在 1986 年,德国科学家伯诺滋和穆勒[2]发现 La-Ba-Cu-O 化合物的超导转变温度可以达到35K。这是一项重大发现,给当时正处于低潮的超导研究打入一剂强心针,这也直接导致全世界范围内掀起探索和寻高温超导材料的热潮。1987年超导研究继续推向高潮，2月中旬华裔科学家朱经武和吴茂昆获得转变温度为98K[3]的超导体；短短几天后我国科学家赵忠贤研究组宣布获得临界转变温度为100K的超导体[4]。超导体临界转变温度首次进入液氮温区。此后很多国家在超导研究都取得重要的成果，短短几年内铜氧化合物高温超导体临界转变温度有了很大提高。在常压下,Tc可提升到-dinch增塑剂133K,而在高压下,Tc则可在160K 以上,这也是迄今最高的记录。可高Tc超导体现象非常不稳定,并且难于重复制造[5]。
2008年2月,日本东京工业学院Hosono教授的研究组发现在材料LaFeAsO中掺杂F元素可以实现超导电性[6]luciano rivarola。铁基超导材料首次被发现,这为超导的研究提供一个新的方向。
目前发现一半的金属元素（超过50种元素）和上千种合金和化合物具有超导电性,但它们临界转变温度T较低。因此提高超导体Tc一直都是科学家研究超导主要目标。
二：超导技术的现状
2.1低温超导阶段
在梅斯勒发现超导体的抗磁性之后，相继有荷兰物理学家埃伦弗斯特根据有关的超导体在液氦中比热不连续现象，提出了热力学中二级相变的概念高温闸板阀[6]：柯特和卡西米尔提出超导的二流体模型:德国物理学家F·伦敦和H·伦敦兄弟提出超导电性的电动力学唯相理论(即伦敦方程)；度海森伯根据电子间的库仑相互作用，提出了一种超导微观理论；波尔提出了另一种微观理论；前苏联物理学家阿布里科索夫提出第二类超导体的概念；巴丁、库伯和施里费提出BCS理论,贾埃弗发现超导体中的单电子隧道效应；约毖夫森提出约毖夫森效应等等[6]。1934—1985年,人们对超导体在理论上和实验上都作了广泛的研究,使超导物理学理论逐步发展,超导材料逐步应用于实际科学技术领域[1]。由于人们在一定条件下认识水平的局限性以及其它一些原因,直到今天,超导物理学理论尚不完善,全自动烫金机实际应用也不广泛。在这一阶段,人们研究的超导材料临界转变温度较低,所以,在超导史上，这一时期属于低温超导阶段。
2.2 高温超导阶段
目前,高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系f135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K) [12]。其中最有实用价值的是铋系、钇系和二硼化镁。氧化物高温超导 材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质。在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性,在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大，且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流。因此是更接近于实用的超导材料。特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。
近年来随着材料科学工艺技术的发展,一种在轧制(roling)金属基带上制造YBCO超导带材的工艺受到极大重视，并被冠以“下 一代”高温超导带材或“第二代”带材。 欧洲以德国、丹麦等为代表．努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。长l0m、2000 A的超导电力电缆正在研制中。下一步开发三相、50—100m输电电缆。西门子公司计划到2003年制成20MVA的超导变压器。用于电子学方面探伤的RF—SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。
目前,我国超导临界温度已提高到零下120摄氏度即153K左右[10]。目前高温超导材料指的
是：钇系（92 K）、铋系（110K）、铊系（125K）和汞系（135K）以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁（39K）。其中最有实用前途的是铋系、钇系（YBCO）和二硼化镁（MgB2）[10]。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钦矿层状结构的复杂物质,在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温超导体属于非理想的第II类超导体,且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流，因此是更接近于实用的超导材料，特别是在低温下的性能比传统超导体高得多ddtsf[5]。
三：超导材料的基本物理特性
3.1 零电阻现象[7]
将超导体的温度降到某临界温度Tc时,超导体电阻突然变为零的现象，称为零电阻现象。实验表明：超导状态下的零电阻现象不仅与临界温度有关,也与超导体中的电流强度和外磁场强度有关,所以也存在着类似的临界电流和临界外磁场。调整垫铁
不同的材料具有不同的临界温度。某些物质临界温度非常低，例如汞为4.15K，不具有太大的应用价值。而有的超导材料的临界温度比较高,达到几十K甚至上百K，随着临界温度的提高,其应用价值也大大提高。所以如何提高超导材料的临界温度,发展出具有常温下工作能力的高温超导材料是人们重点关注的地方。
3.2 迈斯纳效应[7]
迈斯纳效应也叫完全抗磁性。即超导体进入超导状态后，超导体内部的磁通量会全部被排除到超导体外,超导体磁场强度恒为零。而且不论是先降温后加入磁场还是先加入磁场后降温,只要进入超导状态,磁通完全被排除体外。上世纪末磁悬浮技术就是依据这个原理
3.3 超导态临界参数三维图（临界温度 电流 外磁场强度）[7]
3.4约瑟夫森效应[7]
约瑟夫森效应即隧道效应,隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的波函数,这表明在势垒的另一边,
粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。约瑟夫森效应属于遂穿效应，但有别于一般的隧道效应,它是库伯电子对通过由超导体间通过若连接形成约瑟夫森结的超流效应。
3.5 同位素效应[7]
超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低,这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素,它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素,Tc为4.146开。
四：超导技术的应用
从目前的研究情况来看，超导技术的应用可分成三类：
一：是用超导材料做成磁性极强的超导磁铁，用于核聚变研究和制造大容量储能装置、高速加速器、超导发电机和超导列车，以解决人类的能源和交通问题；
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