让无数科学家探索不止的“高温超导”，究竟有何魅力？

1月3日，全球首台高温超导磁悬浮列车亮相中国，这台列车的时速比高铁还要快，可达到每小时620公里的速度。想要了解高温超导磁悬浮列车为什么能跑那么快，先要了解它背后“神秘”的高温超导。

超导即导体电阻为零的“超级导电”现象。一般金属导体的电阻会随温度下降而减小，若将温度不断降低，电阻又会发生怎样的变化？对于这一问题，荷兰的昂尼斯在100多年前就给出了答案，部分金属的电阻会在低温状态下突然消失，变为零，从而形成“超级导电”的现象，这种现象就被我们称之为超导。

经过科学家孜孜不倦的探索研究，发现不光电阻不只是可以为零，超导体的内部磁感应强度也可以为零，即产生超导体完全抗磁的现象。这种神奇的电磁现象意味着超导体在所有电和磁的应用领域都有用武之地，因此，超导体也获得了“材料之星”的称号。

因为超导的实现需要极低的温度，即超导临界温度。如金属汞需要在4.2K（相当于-269℃）以下才能实现超导，想要实现如此低温的环境，就需要靠昂贵的液氦等来实现。所以，科学家们也在一直苦苦寻找超导临界转变温度更高的超导材料。中国的赵忠贤、美国的朱经武等科学家就在另一铜氧化物材料中实现了温度在90K以上的超导，这类超导材料就被称为高温超导材料。

高温超导材料的临界温度突破了液氮沸点（77K），这意味着可以用廉价的液氮来替代液氦实现超导，超导因此也能够得到更大规模的应用。但由于铜氧化物存在一定弊端，如机械性能很差、承载的电流密度有限、且在磁场下其行为复杂，超导状态并不稳定等。所以铜氧化物的应用在一段时间内一直处于技术瓶颈阶段，寻找新一类40K以上的高温超导材料成了摆在科学家面前又一迫在眉睫的任务。

随着科学家们的努力探索，近年来人类在寻找高温超导材料方面不断取得突破。如铁基超导体的发现。人们过去认为含铁的材料具有磁性，会使超导难以实现，但铁基材料不仅含铁，还含镍和钴等磁性元素，因此超导和磁性完全可以在新机制下“和平共处”。

目前，关于高温超导材料的研究还在继续，未来高温超导机理和新超导材料一定会取得更大突破，这也必将会对科学研究乃至人类社会产生深远的影响。

专家：中国科学院物理研究所副研究员罗会仟

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