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1、超导材料研发应用近期概况德国著名学府和研究院近期发表的一篇文章[1]，共70页，全面从详介绍了当前超导材料的科研和应用现状。加拿大皇后大学发表了一篇文章[2]，系统的总结了元素和简单化合物的超导行为。现试将其部分主要内容，结合一些相关资料，简要归纳如下，供参考A/，引言。超导现象，自从1911年被发现后，始终是引起人们强烈兴趣的主题。没有电阻的电流意味著在节能，高效和环保等多方面难以想象的巨大经济利益。同时他又不是一个简单的完全导体，还具有在1933年发现的超导体排斥磁场的麦斯纳(Meissner)效应。这
2、是完全导体所无法解释的现象。因此应该把它看作是一种物质的全新热力学状态。[1,2]随着制冷技术和高压实验技术的发展，特别是1968年时，实验装置所允许的最高压力为25GPa,而今已达260GPa.(1GPa=10197.16kg/cm2~10000kg/cm2).于是越来越多的元素和化合物，都已观察到超导现象。超导已不再是稀有罕见的奇迹，而是相对普偏现象。Fig.1,超导元素周期表[2]Fig.2,在某些情况下，可能诱导产生超导现象的不同途径[2]Fig.1用周期表的形式标明了那些元素在常压下，就有超导行为
3、（粽色，标明了Tc值），那些元素在加压条件下，表现出超导行为（绿色，标明了Tc值及所需压力GPa）。白色标明了那些元素尚未观察到超导现象。Fig.2表明。许多通常没有超导行为的物质，可能有多种途径使之表现出超导现象来,例如加压[3]，辐照[4]，掺杂[5],冷淬沉积薄膜[2]，接近效应诱导[6]，结构物象诱导[2]等。见图2。虽然Fig.1,2能增进我们对超导现象的认识，但其使用价值自然远不如高温超导。1987年Tc=93K的YBCO的出现，震动了全世界。从此可用液氮取代液氦。实现了巨大的经济利益。同时也掀
4、起了寻找更高转变温度新材料的高潮。由于科研人员克服了重重困难，目前高温超导的最高临界温度已在常压下达到135K,在31GPa高压下，达到164K[7].Fig.3,高温超导的研发进展1956年Cooper提出了基于电子与声子地相互作用而形成的cooperpair理论[8]，1957年,Bardeen,Cooper及Schrieffer通过复杂的数学推导提出的超导理论简称BCS理论，是超导理论研究方面的重要成就[9]。能满意地解释常规超导的各种超导现象。并能解释超导体排斥磁场的Meissner效应。能估算预测
5、超导体的Tc值。但该理论预测Tc的理论最大值仅30-40K.高温超导体的出现超越了这一极限[10]。资料[1]的作者认为在超导理论上，引入新概念是必要的，不是由于高温超导已达138K,因为Tc值的预测对物性参数非常敏感。主要因为现有理论还不能解释高温超导的全部现象。新理论新见解正在不断出现[11,12]。1960年后，从有机物中寻找超导体的工作已经开始。1980年第一个有机超导体，tetramethyl-tetraselenafulvalene-phosphorushexafloride[(TMTSF)2P
6、F6]出现[13]，Tc4.2K.随后又有Tc值提高到10K的报导.于是研究论文大量涌现。Fullerene虽属单体，但结构庞大，近似于有机物。其C60的Tc竟高达33，明显超过了1986年前的最高记录23K[1].近期有机超导体的研究，也有很大发展[14]。2001年MgB2超导性能的发现，引起了人们极大的注意。一方面是由于它的Tc值达到了40K,另一方面是因为他的结构简单，制造成本低。在2001年时，已能成吨生产。在此基础之上[1,16]，目前正在寻找进一步提高Tc值的新化合物。Fig.4,Hc2vsT
7、c[17]B/,应用寻找工业应用永远是推动研究的推动力。从应用角度看，初期的超导材料很容易被外界磁场所抑制。实际应用困难较多。被称为I型超导材料。能在强磁场下保留其超导特性的材料，被称为II型超导材料，或称硬超导材料。这些材料不像I型超导材料那样临界温度转变很突然，而是有一个过度区。在此区内，Tc值随外加磁场的加大而下降，故有两个临界磁场值，Hc1和Hc2.[17]。II型超导由于Hc2值较大，其应用领域十分广阔。如NbTi,Nb3Sn已形成了数十亿欧元的市场分额，作成超导线圈，制成电磁铁，用于MRI或高能
8、物理所用粒子加速器。这些都是常规线圈无法达成的。虽然II型超导应用潜力很大，但深度冷冻则需要相应的资金，装备和能量。特别是大型设备所需投入很大。在成本上的竞争力还嫌不足。因此许多大型电力系统的设备或部件，尽管作了很多精心设计，都还停留在试运行或示范阶段[17-20].随着冷冻技术的发展和小型化[21]，许多微型超导电路结合了微型冷冻装置的开发，却已领先进入了市场，如SQUID在医疗器械，计算机芯片制造方面的应用等
