爱华网超导，一般是指超导电性，即在低温环境下某些物质呈现出零电阻的性质（superconductivity）。超导做动词的时候，指超导体的无阻导电行为（superconducting）。另外，有时候在不引起混淆的情况下，也简称超导体为超导（superconductor）。
超导现象_超导 -发展前景
据《中国超导行业发展前景与投资战略规划分析报告前瞻》显示，超导现象早在1911年就为世人所知。目前我国关于超导技术的各项研发均已步入正轨，且进入产业化运作，现已普遍运营在电力行业、通信领域、军事领域以及医疗领域等。
在我国关于超导的研发中，超导材料经营经历了低温到高温的研发，第一代材料已经研究成熟，第二代材料由于其成本低更适用于产业化运作而被市场看好;超导产品品类逐渐增加，现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。虽然与国际尚有一定的差距，但部分领域的研发已经处于国际先进水平。
由于超导技术被认为将在一定程度上决定一个国家智能电网的竞争力，因此，对于超导产业而言，“十二五”期间，我国智能电网的全面建设将给该产业的发展提供良好的发展契机。
前瞻网认为，超导产业或将迎来“十年十倍”的快速增长，未来十年我国超导市场的规模约为1300-1600亿元，预计到2020年，该产值将达到750亿美元。
由于超导技术壁垒高，虽然各类超导材料企业以及电线电缆类生产企业相继进入超导产业市场，但全球仅少数研究机构掌握相关技术，且尚未有企业实现大规模商业化生产，市场呈现垄断格局，因此市场的最先进入者将因丰富的运行经验占据明显的优势地位，成为市场的领导者。
超导现象_超导 -发展介绍
实现超导的过程1911年卡末林・昂内斯意外地发现，将汞冷却到－268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性 。
1913年卡末林・昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态” 。
1932年霍尔姆和卡末林・昂内斯都在实验中发现，隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属，没有外加电压时也有电流流过。
1933年荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质，1935年德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论。
1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后，同时提出：超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。他们都认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围，正离子被电子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它电子形成了超导电流。
接着，美国伊利诺斯大学的巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论，他们认为：在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对，无数电子对相互重叠又常常互换搭配对象形成一个整体，电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。由于拆开电子对需要一定能量，因此超导体中基态和激发态之间存在能量差，即能隙。这一重要的理论预言了电子对能隙的存在，成功地解释了超导现象，被科学家界称作“巴库斯理论”。这一理论的提出标志着超导理论的正式建立，使超导研究进入了一个新的阶段。
1953年毕派德推广了伦敦的概念并得到与实验基本相符的超导穿透深度的数值，1960-1961年美籍挪威人贾埃瓦用铝做成隧道元件进行超导实验，直接观测到了超导能隙，证明了巴库斯理论。他在大量实验中，曾多次测量到零电压的超导电流，但未引起他的重视。
大功率超导高频腔输入耦合器1962年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质，他提出在超导结中，电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流，这个现象称作直流约瑟夫逊效应。当外加直流电压为V时，除直流超导电流之外，还存在交流电流，这个现象称作交流约瑟夫逊效应。将超导体放在磁场中，磁场透入氧化层，这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。约瑟夫逊的这一重要发现为超导体中电子对运动提供了证据，使对超导现象本质的认识更加深入。约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。
70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验。超导列车是在车上安装强大的超导磁体，地上安放一系列金属环状线圈。当车辆行进时，车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极，使两者的斥力将车子浮出地面。车辆在电机牵引下无摩擦地前进，时速可高达500千米。
1986年1月在美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和缪勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。
1987年1月初日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。
超导高频腔高功率测试1987年2月16日美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。1987年2月20日中国也宣布发现100K以上超导体。1987年3月3日，日本宣布发现123K超导体，1987年3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。 1987年3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。1987年12月30 美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K1987年日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行。1991年3月日本住友电气工业公司展示了世界上第一个超导磁体。
1991年10月日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈。该线圈电流密度达到每平方毫米40安培，为过去的3倍多，达到世界最高水准。该研究所把这个线圈大型化后提供给国际热核聚变堆使用。这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物。
1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船“大和”1号在日本神户下水试航。超导船由船上的超导磁体产生强磁场，船两侧的正负电极使水中电流从船的一侧向另一侧流动，磁场和电流之间的洛伦兹力驱动船舶高速前进。这种高速超导船直到目前尚未进入实用化阶段，但实验证明，这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命，就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样。
1992年一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备，于美国得克萨斯州建成并投入使用，耗资超过82亿美元。 1996年改进高温超导电线的研究工作取得进展，制成了第一条地下输电电缆。欧洲电缆巨头皮雷利电缆公司、美国超导体公司和旧金山的电力研究所的工人，共同把6000米长的铋、锶、钙、铜和氧制成的线缠绕到一根保持超导温度的液氮的空管子上。
2001年4月，340米铋系高温超导线在清华大学应用超导研究中心研制成功，并于年末建成第一条铋系高温线材生产线。2001年5月，北京有色金属研究总院采用自行设计研制的设备，成功地制备出国内最大面积的高质量双面钇钡铜氧超导薄膜，达到国际同类材料的先进水平 2001年7月，香港科技大学宣布成功开发出全球最细的纳米超导线。中国超导临界温度已提高到零下120摄氏度即153K左右。
超导现象_超导 -分类与应用
超导中根据材料分类
超导材料超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素：在常压下有28种元素具超导电性，其中铌（Nb）的Tc最高，为9.26K。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb，Tc=7.201K)，已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。② 合金材料： 超导元素加入某些其他元素作合金成分， 可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr)，其Tc为10.8K，Hc为8.7特。继后发展了铌钛合金，虽然Tc稍低了些，但Hc高得多，在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。目前铌钛合金是用于7～8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金，性能进一步提高，Nb-60Ti-4Ta的性能是，Tc＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的性能是，Tc=9.8K，Hc=12.8特。③超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，Hc=30特。④超导陶瓷：20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在镧－钡－铜－氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年，中国、美国、日本等国科学家在钡－钇－铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。
超导中根据材料分类
超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）。到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10-20倍，功耗只有四分之一。
超导现象_超导 -技术简介
真空超导
真空超导传统的热水供暖方式，有制作成本高、耗能大、传热慢、废水多、使用寿命短、维护困难等缺点。山东济南市东方龙科实业公司，针对传统的缺点，通过掌握国内外有关技术，在专家教授的指导下，经数年试验，开发出“真空超导液”传热采暖技术（该项目已取得5项国家发明专利证书）。该技术一问世就受众多专家肯定：是采暖系统一次突破性革命，21世纪取代水暖系统的换代技术，蕴藏着无限商机的黄金产业。
无与伦比的优势
真空超导供暖与水供暖相比，具有明显优势：
1：低温启动,传热速度快：35℃就能传热,点火几分钟,散热器表面温度达70℃～80℃,传热速度每分钟可达25米，传热效率达95%以上,克服了旧式水暖锅炉的气阻、腐蚀水管和传热效率低三大难题。随烧随热，大大方便了用户，省去预热时间。
2：节省能源:可用各种能源供热,此水暖系统节煤50%，节省油、气30%以上，降低综合费用50%以上，而热效率却比水暖提高50%，5-8分钟就可将散热器表面温度提高到90℃以上，最高温度可达240℃。
3：使用寿命长:真空超导液传热采暖系统在零下40℃都能正常工作，而终生不用维修,其寿命可达50年以上,节省了大量的维修费用。
4：节水100%:真空超导液采取不用水，用真空超导液代替水，它是在密封真空环境中，一次加水，永久使用，无毒、无味、安全可靠。
广阔的市场前景
由于真空超导液采暖技术具有热量高、节能省时、不用维修、安装方便、投资少等特点，因而它应用范围极广泛，它不仅用于家庭、学校、办公室、科研单位采暖，还可广泛用于蔬菜大棚、鲜花培养室、养殖场、热水洗浴、食品烘箱、农副产品（药材、木材、水果）烘干、陶瓷遂道加热等领域。如用该技术生产加工出体积小的烘干设备，把它用于酿酒、果蔬、烟草、饲料、食品等烘干，又快又安全又卫生。
如是家庭使用，只要一个烘炉（燃气、燃油、电力均可）就能带动家庭的暖气、饮水机、淋湿器、家庭中央空调，还能利用蒸气蒸米饭、馒头、烧水等。又如，在温室大棚里使用，不仅可自由调节和控制温室里的温度，更重要的是可以提高作物产量（20-30%），改善产品品质。成本低、效益高，被人们称为“温室大棚里的绿色革命”。真空超导采暖是世界公认的超导传热新技术、因此，投资者无论使用该技术开发产品，还是直接经营现成产品都有广阔的市场前景。
超导现象_超导 -高温超导 “铁”的飞跃
超导
上世纪80年代，科学家发现了铜氧化物可以实现高温超导，2009年，铁基材料成为超导家族的第二个成员。它的发现重新点燃了物理学家的高温超导之梦。只有在接近绝对零度的低温下，常规超导体才可以无能量损耗地传导电流。20世纪80年代发现的铜氧化物超导体，彻底打破了长久以来超导转变温度的限制，但是如何将铜氧化物超导体应用到工业上仍然是一项极富挑战性的工作。 铜氧化物超导体在超导材料中独一无二的地位一直保持到2008年，这一年物理学家发现铁基超导体也可以在远高于绝对零度的温度进入超导态。 对铁基超导体的研究或许能帮助科学家最终理解铜氧化物的超导机制，甚至为寻找室温超导体提供线索。 上世纪80年代，科学家发现了铜氧化物可以实现高温超导。但从那以后，一直也没有新的高温超导体出现。直到去年，铁基材料成为超导家族的第二个成员。它的发现重新点燃了物理学家的高温超导之梦，或许它还将有助于破解高温超导机制这个一直困扰学界的难题。 2006年，日本东京工业大学细野秀雄（Hideo Hosono）领导的研究小组进行了一项工作。起初，研究人员并不是为了寻找超导材料，而是希望合成一种能用于平板显示器的新型透明半导体。然而，当研究人员对他们新合成的物质――一种包含镧、氧、铁、磷的新化合物――进行物理性质检测时，发现该材料在4K（约-269℃，参见环球科学小词典）以下传导电流时电阻为零；也就是说，它超导了。 虽然4K远低于当前实验室能实现的最高超导转变温度138K，与室温（约300K）这一超导终极目标的差距就更不用说了，但对于研究者来说，发现一种新超导体就好比车手拿到了一部新式赛车。车手想知道这部赛车到底可以开多快；而物理学家想知道，在这个新超导家族中能否找到转变温度更高的超导体。由于冷却系统建设复杂、占地庞大，还须耗费巨资，超导体在工业上的应用大大受限。因此，超导转变温度每提高一点，都有助于改善现有系统的不足，使新项目在技术上和经济上都更具可行性。如果抛开传统低温超导体必备的液氦冷却系统，就不再有花费过高和设备复杂等种种麻烦，工程师就可以把能够无损耗传导大电流的电缆以及小型强磁体应用到磁共振成像、磁悬浮列车、粒子加速器及其他科学设想中。 研究小组开始尝试掺杂新发现的化合物，即用少量其他元素取代化合物中已有的元素，希望能提高超导转变温度。他们用氟取代一部分氧原子，将超导温度提到了7K。随后，研究人员把磷元素完全替换为砷，又使超导温度提高到26K。这一重大发现在2008年2月底报道出来，立即引起全世界物理学家的关注，进而引发了一场对铁基超导体的研究热潮。同年3月底，几个中国研究小组合成了超导转变温度超过40K的超导体。一个月后，最高超导转变温度就已达到56K。 尽管铁基超导体的研究进展相当快，但仍不足以挑战20年前由铜氧化物（copper oxide或cuprate）超导体创造的最高超导温度记录，不过物理学家仍难以抑制兴奋之情。他们认为，该体系的超导转变最高温度还大有潜力可挖；由于铜氧化物质地很脆，制作用在电缆或磁体中的长导线时需要更复杂的技术工艺，而铁基材料在工业中的应用或许容易一些。
超导体里居然含有铁元素，这一点非常罕见。铁原子具有强磁性，而磁性通常会抑制超导电性。事实上，对超导体的界定除了零电阻，还有另外一条――具备完全抗磁性，即磁场被屏蔽在超导体之外，而不能穿透其内部。当磁场强度大到足以进入超导体时，超导电性就会被破坏。铁基超导体的超导电性为什么没有被内部铁原子的磁性破坏，这还是一个未解之谜。 铁基超导体最吸引人之处，或许在于它让高温超导体家族有了新成员，铜氧化物不再孤独。研究者已经被铜氧化物困扰了20多年，始终没有找到一个理论能解释它的所有性质，尤其是超导转变温度为什么如此之高。现在，研究者或许可以比较铜氧化物和铁基材料这两种高温超导体，找到关键线索，最终解开高温超导这个未解之谜。
超导现象_超导 -层状结构
铁基材料和铜氧化物最大的相似之处在于他们都是层状结构，但这种结构是不是高温超导的关键因素还有待证明。
由于铁基材料和铜氧化物这两类超导体在很多方面存在相似性，研究人员希望通过研究铁基超导体找到线索，进而探寻铜氧化物的超导机制。这两种材料的超导转变温度都远远高于其他所有已知超导体。它们都有各自的最佳掺杂浓度，即掺杂到某一浓度时，该体系的超导转变温度可以达到一个极大值，在此温度以下该材料进入超导态，这个转变温度也被称为临界温度（critical temperature）。而欠掺杂和过掺杂样品的超导转变温度都低于最佳掺杂样品，当掺杂浓度逐渐远离最佳掺杂浓度时，超导转变温度逐渐降到绝对零度。换句话说，如果样品的掺杂浓度太低或太高，它都不会超导。当然，这两种材料最大的相似性还在于结构，铜氧化物和铁基超导体都由不同原子层相互交错堆积而成。铜氧化物的主要特征是铜氧（CuO2）层，相应地，铁基化合物也有由铁和磷族元素构成的原子层，在这些层中，铁元素和元素周期表中氮元素那一列的元素，如磷、砷、锑等结合在一起。细野秀雄教授的研究组发现的26K超导体，就是由镧氧（LaO）层和铁砷（FeAs）层交错构成。 如果把这两种超导体的晶体结构比作三明治，铜氧层和铁砷层就是夹在三明治里的肉。物理学家认为超导电性就源于这个夹心层。两边的“面包片”仅仅为夹心层提供额外的电子，或是从夹心层移走一些电子。往镧氧铁砷（LaOFeAs）掺杂了氟之后，氟就会取代部分氧原子，由于每个氟原子比此前的氧原子多出一个电子，这些额外电子就会转移到铁砷层，进而改变它的电学性质。 沿垂直于层状面的方向俯视，铁砷层的原子仿佛被置于一个纳米尺度的棋盘中；每个铁原子占据一个黑方格，砷原子占据一个白方格。铜氧层的情形与此相似，不同之处在于，棋盘上只有一半的黑方格被铜原子占据。每个铜氧层基本上都是平的，即所有原子共面。与之相反，铁砷层中的砷原子位于铁原子的斜上方和斜下方，每个铁原子周围有4个砷原子，构成一个四面体，砷原子位于四面体的顶点。究竟两种材料结构特点中的相同点更重要，还是不同点更重要，还有待考证。 铜氧化物超导体具有层状结构，这一特点使得它对沿层面传导和垂直于层面传导的超导电流有不同的响应。铜氧化物超导体中，磁场对超导电流的影响取决于磁场方向。当磁场方向平行于铜氧面时，超导体可以承受很大的磁场且依然保持超导状态，而当磁场垂直于铜氧面时，一个较小的磁场就可以破坏超导电性。这一性质在实际应用中很重要，因为很多超导体都用于产生强磁场。铜氧化物的这一特性也被认为是一条潜在线索，或许能够用来解释高温超导的原理。
理论工作者非常看重这些线索，他们花了20年时间，主要专注于发展一个理论，来解释超导电性如何在一个铜氧层中产生。他们认为铜氧化物的二维特性是一个很关键的因素。从理论来看，这种观点是合理的，数学和物理中可以找到很多这样的例子：一个二维体系的独特性质或现象到了三维情形就不再存在，或者变得相当复杂。在铜氧化物超导体这个具体的例子中，大量实验结果显示，铜氧层在整个化合物中的地位非常特殊。 对铁基超导体最早的一些研究表明它似乎也有二维特性，但在2008年7月底，中国科学院王楠林（Nan-Lin Wang）研究员领导的研究组，以及美国爱荷华州立大学的保罗・C・坎菲尔德（Paul C. Canfield）小组与洛斯阿拉莫斯国家试验室（Los Alamos National Laboratory）研究人员的合作团队，分别独立地发现铁基超导体对不同方向和强磁场有类似响应。也就是说，他们研究的这种超导转变温度可达38K的钾掺杂钡铁砷材料似乎是一个具有三维特性的超导体。 荷兰莱顿大学的理论物理学家扬・扎宁（Jan Zaanen）看来，如果铜氧化物和铁基超导体都蕴含着同一个“高温超导的奥秘”，那么以上两个研究小组的实验结果预示着“二维特性似乎是个干扰因素，将理论物理学家引向了错误的方向”。
