纵谈世界超导研究的动态与展望

🏠 首页 《无线电》杂志 1987年 🔗 第216期 🔗 第3页 分类:业余实验制作 🔗 黄世澄 🔗

当前,世界上以中、美、日为首的各国科学家和进行新材料开发的研究人员掀起了一股超导研究热潮。从去年下半年以来,超导温度的记录不断被刷新,各国在超导领域的竞赛方兴未艾。有人将此形象地比喻为“犹如在全球范围内出现了一股淘金热”。如果在室温下实现超导,“就人类历史而言,它可与铁器的发明相媲美”、“能使我们所认识的世界发生一场革命!”科学界甚至预言,当超导材料获得实际应用时,其意义“几乎和电的发现一样”重要。

众所周知,一切导电材料本身都具有一定电阻,而在通常情况下(如室温)电阻值几乎是不变的。超导现象即是在某个温度下物体的电阻开始下降,最终达到电阻为零。

超导现象是1911年发现的,为了制成超导体,借助了极低温的冷却剂——液态氦。早期应用最多的超导体铌钛合金就是由液态氦致冷制成的。很显然,低温超导体距实用阶段太遥远了。如何提高超导温度,乃至最终研制成功室温(常温)下的超导材料,成了世界各国科学家长期以来所追求的目标。

1986年11月,日本东京大学创造了在临界转变温度(即导体的电阻开始下降时的温度)40K下超导的新记录。这个记录很快被该国工业技术院电子技术综合研究所的46K所取代。此后几天中,美国电话电报公司贝尔实验室、休斯敦大学等也相继发表了同样的成果。中国科学院物理研究所更是一鸣惊人,于同年12月将超导温度一举提高到70K!

今年以来,超导研究的竞争更加激烈。二月份,中国科学院物理研究所发表了起始转变温度为100K的超导研究成果;美国休斯敦大学和亚拉巴马大学发表了98K的研究成果;西德卡尔斯鲁厄大学宣布研制出两种陶瓷材料,它们向超导转变的起始温度分别达到125K和240K;三月三日,日本科技厅金属材料技术研究所创造了123K的新成果;三月四日,我国也达到了这个水准;而美国加利福尼亚大学则传来了一举实现233K的惊人消息!四月初,苏联科学院物理研究所“在250K温度下,记录到一个陶瓷样品开始转变成超导状态。”按这样的速度发展下去,在300K(室温)下工作的超导体已是可能。超导温度的世界记录不断刷新的原因之一是由于相继发现了容易制作的陶瓷超导材料。

如果在室温下实现超导,各种实用超导材料将会迅速诞生。那时,可用超导材料制成巨大磁体作为电力储藏装置将电能储存起来,以实现无损耗的电力输送,同时还可控制环境污染的主要因素——酸雨;若用超导材料制成强大的电磁铁可使磁悬浮列车更加实用化,并制造出新一代的粒子加速器等等。此外,经过改进的超导体可用于计算机和通信系统,以代替晶体管或芯片的连接导线,以便制成运算速度比现在快几倍的超高速电子计算机;在医学上,可利用超导探查人体软组织,使诊断更加灵敏;在军事上,用超导材料储存的强大电能的瞬间释放,能产生极强的脉冲电流,将洲际弹道导弹击落;还可利用超导开关对某些物质的辐射非常敏感的特点,根据红外辐射确定出目标卫星的位置。总之,如果能制出实用的室温超导体,任何使用电的或磁的东西都将发生根本变化。(黄世澄)