“揭秘”稀土超導材料

霍知節

1 “神奇”的超導材料

1.1 何為超導材料

超導材料，就是常說的“超導體（superconductor）”，主要是指某些金屬、合金和化合物，當溫度降到某一特定值時，例如在絕對零度（-273.15℃）附近，其電阻就會率突然減小，甚至消失而無法測量（通常在實驗中，如導體電阻的測量值低于10～25Ω，可視為電阻為0。），此現象就是“超導現象”。超導材料就是能夠發生超導現象的物質。

超導材料之所以“神奇”主要是因具有以下特性：①零電阻：當超導材料處于超導狀態時，其電阻值為0，且傳輸電能可無耗損，例如電磁感應所產生的無衰減持續電流，在實驗中已被多次觀測到。②抗磁性：當超導材料處于超導狀態時，若外磁場不超過某一定值，則磁力線就不能透入超導材料的內部，故而其內磁場恒為0。③約瑟夫森效應：意指在2個超導材料之間，設置約1nm的薄絕緣層，當形成低電阻連接時，就會有電子對穿過該絕緣層，從而能夠形成電流，但是在絕緣層的2側并沒有產生電壓，于是絕緣層就成了超導材料。④同位素效應：意指超導材料的臨界溫度（Tc），同其同位素質量M存在一定的關系：M值越大則Tc值越小。

此外，還有以下幾個臨界值與超導材料密切相關：①Tc：意指外磁場為0時，超導材料由正常態轉變為超導態時，或者是由超導態轉變正常態時所需的溫度。Tc的數值主要由超導材料而定，據測定鎢的Tc最低，只有0.012K。至20世紀80年代，Tc最高值已提升到100K左右。②臨界磁場（Hc）：意指超導材料由超導態進入到正常態時，所需的磁場強度。③臨界電流（Ic）：意指超導材料由超導態進入到正常態時，通過其的電流值?！?br>