超导体的奥秘

超导体的奥秘

150多年前的一个寒冷冬天，俄国彼得堡军需仓库发生了一件很奇怪的事。这一天，当仓库保管员打开仓库大门时，发现军大衣上的纽扣都不翼而飞了，只在纽扣位置处剩下了一点点粉末。这是怎么回事呢？后来经过调查才明白，军大衣上的纽扣是由白锡制成的，白锡在温度低于零下18摄氏度时，就变成了粉状的灰锡脱落掉了，所以只剩下了点点的粉末。

为什么白锡在低温下会变成粉状的灰锡呢？其实，这个道理很简单，就跟水在0摄氏度以下变成固体的冰一样。大家都知道，物质的物理性质依赖于温度，比如水在0摄氏度变成冰，在100摄氏度以上就变成水蒸气；空气在常温下是无色透明的气体，但当温度低于零下193摄氏度时，就会变成浅蓝色的液体；汞（水银）在常温下是闪耀银光的液体，但在零下39摄氏度时就会变成固体，所以在很寒冷的地方，人们都不使用水银温度针。所有这些例子，都是物体在低温下表现出的物理性质。

1911年，荷兰物理学家卡曼林·昴尼斯和他的学生在实验中又发现了物体在低温下的另一个重要特性——超导电性。当时他们做的实验是检测汞在低温下的电阻，他们把汞的温度逐渐降低，当温度降到零下268摄氏度时，一个奇妙的现象发生了，他们测出汞的电阻突然完全消失而变成了零。

后来，物理学家又相继发现了铅、锌、铝等20多种纯金属和900多种合金、500多种化合物在低温条件下都具有电阻消失的现象。人们就把这种特性叫做超导电性。把电阻消失时的温度称为临界温度，把在临界温度下具有零电阻特性的材料统称为超导体。

超导体具有很多独特的性能，最突出的特性就是在隘界温度以下电阻为零，这时在超导体内流动的电流可以很大又不会发热，因此没有能量损耗。换句话说，超导的实现，能为人类节约大量的能源。

超导体的这种高载流能力和零电阻特性，使它能长时间无损耗地储存大量电能。需要时，储存的能量可连续地或脉冲式地释放出来。把它做成电感储能装置，可作为激光武器的能源。目前，科学家们正在研制功率大、体积小、重量轻的超导发电机，这种发电机将是超导技术在军事上最先得到应用的项目之一。这一项目研制成功之后，必将对未来的战争产生巨大的影响。

用超导体制成的计算机，具有计算速度快、体积小、耗能低、使用方便等优点。它的计算速度比目前最先进的半导体计算机要快近百倍，而信息存储量也能大大增加。将它用于机载预警雷达系统，能极大地提高系统的工作效率。

20世纪70年代以来，各国科学家都积极开展了超导技术在海军舰艇方面的应用研究，并已初见成效。用超导电磁力推进装置代替螺旋桨推进部件，使超导舰艇具有结构简单、推力大、航速快、无噪声、造价低等优点，还可以降低红外辐射，不易被敌方发现，从而提高自我生存能力和快速突防能力。

1990年，日本研制了一种新型的常温超导材料，这是世界上悬浮力最强的超导材料。它不仅可以用来制造高速磁悬浮列车，还可以用于发射航天飞机。用于发射航天飞机的超导磁悬浮发射装置，是一条3500米的水平导轨，终端与200米高的垂直轨道相连接，形成90度角的陡坡。发射时，航天飞机在磁悬浮力的作用下，沿水平方向前进并逐渐加速，到水平终端又高速垂直向上飞行，即可以升空了。采用超导磁悬浮发射装置，可以成倍减轻航天飞机的重力，推力大，速度快，耗能少，安全可靠，还可重复使用。

超导技术也可以用于超导探测仪，用来探测潜艇。还可以用于超导天线、超导卫星、超导粒子束武器等等。超导体具有广阔的应用前景。