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超导科学研究现状和展望
中国网 | 时间: 2006-03-13  | 文章来源: 中国网

(节选)

中国科学院物理研究所研究员、超导国家重点实验室主任闻海虎在《2006科学发展报告》发表了一篇题为“超导科学研究现状和展望”的文章。文章中指出,超导现象自1911年被发现以来,它就以独特的魅力持续不断地吸引着广大科学家的关注,它不仅包含有很多新奇量子现象和规律,同时又具有很多潜在的应用。超导领域的研究一直围绕四个主要方面进行,它们分别是新超导材料的探索,超导机理研究,超导体的宏观量子相干特性研究以及基于超导现象的其他应用研究。

作者首先简要回顾了超导科学的发展历程。从1911年,荷兰莱顿大学的卡墨林-翁纳斯(Kamerlin-Onnes)小组发现将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失开始,人们花去了整整46年的时间,直到1957年,才由美国的三位物理学家巴丁( Bardeen), 库柏(Cooper) 和施里弗(J.R.Schrieffer) 创立了著名的BCS理论。世界上一些杰出的物理学家在此领域中不断追求,如诺贝尔奖获得者安德森(P. W. Anderson)(1976年获奖), 劳弗林(B. R. Laughlin)(1997年获奖), 阿布里科索夫(A. A. Abrikorsov)(2003年获奖)等仍然活跃于高温超导机理的研究。

作者在文中指出,新时期超导研究在观念上已经发生了重大转变。从探索新超导材料的角度看,人们从单纯地在电-声耦合图像下追求超导温度的提高,逐渐转变到重视新机制所导致的超导现象。氧化物高温超导体机理的研究对这种转变起到了重要推动作用。而这种转变具有重大的意义:首先它大大拓展了人们寻找新超导体的范围,从原先的导电金属及合金向其他导电性能不一定太好的化合物(如过渡金属氧化物,有机材料,重电子材料,有机导体等)延伸。对新型超导机制和非常规电子态的理解将拓展固体物理的知识范畴,促进科学的发展。

随后,作者在谈到超导前景时充满信心。文章指出,超导处于大规模应用的前夜。未来10年是超导产业开始角逐和竞争的关键时期。在应用材料方面,已经能够制备出较长尺寸(几百到几千米长)的高温超导导线(包括Bi系带材和Y系涂层导体),百米级的二硼化镁超导导线,2-3英寸大小的钇钡铜氧高温超导薄膜,等等。

作者最后谈到超导未来的应用时指出,超导材料的应用大致可分为两大类:即强电应用和弱电应用。强电应用包括稳定电网的设备如超导限流器和变压器,磁体和储能系统,以及大电流输运,等等;弱电应用有象微弱磁信号探测,心磁和脑磁分部,大地探矿,效能更好的滤波器用于通讯业和国防目的,以及其他微波器件等。在磁体技术成熟后可以用于超导核磁成像,磁悬浮列车,超导电机等等。据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15-20%的总电能损耗在从发电厂到变电站的较短距离上,光是在中国,每年的电力损失即达数百亿度。若改为超导输电,就可节省这笔巨大的损失。超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术等, 新一代二硼化镁材料的研究进展让人们看见了非常廉价和容易运行的新一代核磁成像磁体,这将是一个有巨大市场前景的产业。超导技术作为21世纪的战略高技术,将会实现大规模的应用。(摘自科学出版社出版的《2006科学发展报告》)

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