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高溫超導(dǎo)材料具有明顯的層狀二維結(jié)構(gòu),超導(dǎo)性能具有很強(qiáng)的各向異性。高溫超導(dǎo)材料的上臨界磁場(chǎng)高,具有在液氦以上溫區(qū)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電應(yīng)用的潛力。
人們一直在探索高溫超導(dǎo)體,從1911年到1986年,75年間從水銀4.2K提高到鈮三鍺的23.22K,才提高了19K。
1986年,高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破,1986年1月,美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司設(shè)在瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家柏諾茲和繆勒首先發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物是高溫超導(dǎo)體,將超導(dǎo)溫度提高到30K;緊接著,日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫度提高到37K;12月30日,美國(guó)休斯敦大學(xué)宣布,美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高到40.2K。
超導(dǎo)體得天獨(dú)厚的特性,使它可能在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于早期的超導(dǎo)體存在于液氦極低溫度條件下,極大地限制了超導(dǎo)材料的應(yīng)用。人們一直在探索高溫超導(dǎo)體,從1911年到1986年,75年間從水銀的4.2K提高到鈮三鍺的23.22K,才提高了19K。
1986年,高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金屬氧化物陶瓷材料為對(duì)象,以尋找高臨界溫度超導(dǎo)體為目標(biāo)的“超導(dǎo)熱"。有260多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組參加了這場(chǎng)競(jìng)賽。
1986年1月,美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司設(shè)在瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家柏諾茲和繆勒首先發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物是高溫超導(dǎo)體,將超導(dǎo)溫度提高到30K;緊接著,日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫度提高到37K;12月30日,美國(guó)休斯敦大學(xué)宣布,美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高到40.2K。
1987年1月初,日本川崎國(guó)立分子研究所將超導(dǎo)溫度提高到43K;不久日本綜合電子研究所又將超導(dǎo)溫度提高到46K和53K。中國(guó)科學(xué)院物理研究所由趙忠賢、陳立泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組,獲得了48.6K的鍶鑭銅氧系超導(dǎo)體,并看到這類物質(zhì)有在70K發(fā)生轉(zhuǎn)變的跡象。2月15日美國(guó)報(bào)道朱經(jīng)武、吳茂昆獲得了98K超導(dǎo)體。2月20日,中國(guó)也宣布發(fā)現(xiàn)100K以上超導(dǎo)體。3月3日,日本宣布發(fā)現(xiàn)123K超導(dǎo)體。3月12日中國(guó)北京大學(xué)成功地用液氮進(jìn)行超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)。3月27日美國(guó)華裔科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導(dǎo)材料中有轉(zhuǎn)變溫度為240K的超導(dǎo)跡象。很快日本鹿兒島大學(xué)工學(xué)部發(fā)現(xiàn)由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷材料在14℃溫度下存在超導(dǎo)跡象。高溫超導(dǎo)體的巨大突破,以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導(dǎo)制冷劑獲得超導(dǎo)體,使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。氮是空氣的主要成分,液氮制冷機(jī)的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的價(jià)格實(shí)際僅相當(dāng)于液氦的1/100。液氮制冷設(shè)備簡(jiǎn)單,因此,現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)體雖然還必須用液氮冷卻,但卻被認(rèn)為是20世紀(jì)科學(xué)上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。