【超导体】

在温度和磁场都小于一定数值的条件下，许多导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体叫做“超导体”。1911 年荷兰物理学家卡曼林-昂尼斯（1853～1926 年）首先发现汞在 4.173K 以下失去电阻的现象，并初次称之为“超导性”。现已知道，许多金属（如

■、锡、铝、铅、钽、铌等）、合金（如铌—锆、铌—钛等）和化合物（如Nb3Sn、Nb3Al 等）都是可具有超导性的材料。物体从正常态过渡到超导态

是一种相变，发生相变时的温度称为此超导体的“转变温度”（或“临界温度”）。现有的材料仅在很低的温度环境下才具有超导性，其中以 Nb3Ge

薄膜的转变温度最高（23.2K）。1933 年迈斯纳和奥森费耳德又共同发现金属处在超导态时其体内磁感应强度为零，即能把原来在其体内的磁场排挤出去；这个现象称之为迈斯纳效应。当磁场达到一定强度时，超导性就

将破坏，这个磁场限值称为“临界磁场”。目前所发现的超导体有两类。第一类只有一个临界磁场（约几百高斯）；第二类超导体有下临界磁场 Hc1 和上临界磁场 Hc2。当外磁场达到 Hc1 时，第二类超导体内出现正常态和超导态相互混合的状态，只有当磁场增大到 Hc2 时，其体内的混合状态消失而转化为正常导体。现在已制备上临界磁场很高的超导材料（如 Nb3Sn 的Hc2 达 22 特斯拉，Nb3Al0.75Ge0.25 的 Hc2 达 30 特斯拉），用以制造产生强

磁场的超导磁体。超导体的应用目前正逐步发展为先进技术，用在加速器、发电机、电缆、贮能器和交通运输设备直到计算机方面。1962 年发现了超导隧道效应即约瑟夫逊效应，并已用于制造高精度的磁强计、电压标准、微波探测器等。近两年来，中国、美国、日本在提高超导材料的转变温度上都取得了很大的进展。1987 年研制出 YBaCuO 体材料转变温度达到 90～ 100K，零电阻温度达 78K，也就是说过去必须在昂贵的液氦温度下才能获得超导性，而现在已能在廉价的液氮温度下获得。1988 年又研制出CaSrBiCuO 体和 CaSrTlCuO 体，使转变温度提高到 114～115K。近两三年来， 超导方面的工作正在突飞猛进。