作者：陈海杰

今年正好是超导现象发现100周年，在这100年里关于超导的研究取得了令人瞩目的成就。那么什么是超导现象？有哪些材料是超导体呢？超导材料又可以应用在什么方面？神奇的超导材料其实并不神秘，其实在我们的身边就存在超导材料。

当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象。最早是由荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯在1911年意外发现的。1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质—完全抗磁性，也称迈纳斯效应。

（a）汞在4.2K电阻完全消失　 （b）迈纳斯效应导致的磁悬浮现象

超导材料的特殊性质使得超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。而超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。

(c)超导磁流体推进船　　　　　　　　 (d)磁悬浮列车

超导材料必须在一定的温度以下才会产生超导现象，这一温度称为临界温度。卡末林—昂内斯将汞冷却到4.2K才发现超导现象的，这一温度是一个极低的温度，无疑在这样的温度是不可能得到应用的。所以从超导现象发现的第一天起，科学家们就一直朝着室温超导而奋斗。到目前为止，科学家所发现的高温超导体主要有铜基高温超导材料和铁基高温超导材料等等。令我们感到自豪的是，我们中国科学家对这两种高温超导材料都做出了重大贡献，大大推动了超导研究的进展。

1986年，米勒和贝德诺尔茨发现在La-Ba-Cu-O氧化物中“可能存在高温超导电性”，揭开了超导电性的研究的新篇章，将超导体从纯金属、合金及化合物扩展到氧化物陶瓷高温超导材料。1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在Y-Ba-Cu-O系材料上把临界超导温度提高到90K以上，突破了液氮的“温度壁垒”（77K），使得超导体向应用大大跃进了一步。随后发现的Tl-Ba-Ca-Cu-O体系超导转变温度迅速提高到125K。目前T_c最高的超导材料是1993年发现的Hg-Ba-Ca-Cu-O体系，常压下T_c为135K，高压下可达到165K。

另外一类重要的高温超导材料—铁基高温超导材料是在2008年3月由日本的一位科学家无意中发现的，通过FeAs层取代LaOCuS中CuS层所制备层状化合物LaFeAsO1-xF_x体系可以实现26K的超导转变。通过稀土元素替换，赵忠贤等人迅速将T_c提高到SmFeAsO体系的55K。铁基高温超导体的发现颠覆了磁性和超导相互矛盾的观念，被认为是介于铜基高温超导体和常规高温超导体之间的一类新材料，对超导理论和应用研究有重要意义。

(a)LaOFeAs的结构　　　　  　　　　　(b) LaOCuS的结构　　　　　　

除了上述两类超导体外，还有重费米子超导体CeCoIn5，有机物超导体C60体系，MgB2超导体等等。

回首超导发展100年，可谓是惊喜不断，硕果累累，但对于超导还存在很多谜题待后人来解答。比如：超导的机理至今仍没有一个公认的理论；室温超导还没有实现；是不是还存在其他体系的高温超导体等等。未来的道路可谓是艰辛而漫长，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，以此与全天下的超导研究者共勉！愿超导这一神奇的现象能够得到更多应用，给人类的生活和工作带来巨大便利！