八、超导材料的发现和发展

在地球上，所有的元素和材料都有电阻，就是导电性最好的银、铜、铝也不例外。那么没有电阻的超导材料又是怎么发现的呢？

那是 1911 年，许多科学家发现，金属的电阻和它所处的温度条件有很大关系。温度高时它的电阻就增加，温度低时电阻减少。并总结出一个金属电阻与温度之间的关系的理论公式。这时，荷兰物理学家昂尼斯为检验这个理论公式是否正确，就用水银作试验。他把水银冷却到—40℃时，亮晶晶的液体水银像“结冰”一样变成了固体，然后，他把水银拉成细丝，并继续降低温度。同时测量不同温度下固体水银的电阻，当温度降到 4K 时，一个奇怪的现象发生了，水银的电阻突然变成了零。开始他不太相信这一结果，于是反复试验，但都是一样。这一发现轰动了世界的物理学界，后来科学家把这个现象叫超导现象，把电阻等于零的材料叫超导材料。

昂尼斯和许多科学家后来又发现了 28 种超导元素和 8000 多种超导化合物材料。但出现超导现象的温度大多在接近绝对零度的极低温，没有什么经济价值，因为制造这种极低温本身就很花钱而且很困难。

为了寻找在比较高的温度下没有电阻的材料，世界上无数科学家奋斗了近 60 年，也没有取得什么进展。直到 1973 年，英美一些科学家才找到一种在 23K 时出现超导现象的铌·储合金。此后这一记录又保持了 10 多年。

到 1986 年，在瑞士国际商用公司实验室工作的贝特诺茨和缪勒从别人多次失败中吸取了经验，放弃了在金属和合金中寻找超导材料的老观念，解放思想，终于发现一种镧铜钡氧陶瓷氧化物材料在 43K 这种较高的温度出现超导现象。这是一个了不起的成就，因此，他们两人同时获得了 1987 年的诺贝尔物理学奖。

此后，美籍华人学者朱经武，中国物理学家赵忠贤在 1987 年相继发现了在 78.5K 和 98K 时出现超导现象的超导材料。这样，超导材料就可以在液氮中工作。

更令人振奋的是，1991 年美国和日本的科学家又发现了球状碳分子 C60

在掺钾、钯、钕等元素后，也有超导性。有些科学家预料，球状碳分子 C60 经过掺金属后，将来有可能在室温下出现超导现象。那时，超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和科技革命。因为没有电阻的材料用途极为广泛。用它输送电流不会损耗电力，用它作发电机可以做得很小， 例如一台普通大型发电机需用 15～20 吨铜丝烧成线圈，如果用超导材料作线圈，只要几百克就够了，而发出的电力却一样。因此，超导材料是最好的能源材料。