作为20世纪最伟大的科学发现之一，超导体具有零电阻效应和完全抗磁性等一系列神奇的物理特性，在科学研究、信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学乃至航空航天等领域都有着非常重大的应用前景，受到人们的广泛关注。 

　　自从1911年超导被发现以来，在无数聪慧的科学家推动下，超导依旧不断绽放新的魅力。其中，我国科学家就发现了一系列高于传统超导体极限临界温度的铁基超导体，使得高温超导家族再添一员“大将”。那么，这个铁基超导有什么独特之处呢？超导材料的应用前景又有哪些方面呢？今天，我们就去听听铁基超导的那些事儿。 

　　1987年2月，我国物理学家赵忠贤带领着科研团队在钇钡铜氧中成功发现了这种材料的超导转变，并通过使用液氮的方法，为超导研究开辟了新天地，方便和加速了全世界的高温超导研究。 

　　在那一时期，国际上经常有高温超导的最新成果发布，世界范围内逐渐形成了“超导热”的氛围。但这之后的20多年时间里，超导体研究一直停留在铜氧化物领域。这种材料非常脆弱，如果作为输电缆应用，他的延展性与柔韧性并不够好，因此在大范围的普及应用上仍有一定的困难。特别是在突破了麦克米兰极限之后，全世界科学家们对超导材料的探索又一次陷入了迷茫。 

　　麦克米兰极限，是物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断，超导体的转变温度不能超过零下233摄氏度。这个温度也被称为麦克米兰极限温度。这个理论的成立，也就意味着如果想要实现电阻为零的超导态，那么必须要有非常低的低温环境，这便给超导应用带来困难。 

　　由于麦克米兰极限的存在，科学家们出现了越来越多的疑问。比如，人类对超导的应用是不是只能被限制在零下233摄氏度以下？再或者是麦克米兰所依据的传统理论本身存在缺陷？麦克米兰极限温度能否被突破？ 

　　为了探索这些问题，几十年来，世界各国的科学家们做了无数次尝试。特别是相对于麦克米兰极限所描述的低温环境，科学家们研究超导的美好愿望就是找到零下233摄氏度以上的“高温”超导。 

　　到了上世纪90年代中后期，国际物理学界大部分人倾向认为铜氧化物超导体能给出的信息基本上被挖掘殆尽，通过铜氧化物超导体探索高温超导机理的研究遇到了瓶颈。随着时间的推移，超导研究的热度逐渐降低，很多研究者在数次碰壁后纷纷转移到其他研究领域。但是物理所和中科大的超导团队并没有转移研究领域，凭借这科学家精神，仍然坚守在实验室，对超导材料进行着新的探索。 

　　在这期间，赵忠贤带领着科研团队持之以恒地做着实验，无数次的制备、观察、放弃、重新开始。终于，这个“冷板凳”被他们坐热了，在铁基高温超导体的探索上揭开了新的篇章。 

　　要知道，在百年的超导研究史中，从来就没有人看好铁基材料。因为超导体有两个基本性质，一是零电阻效应，二是完全抗磁性。而铁自身就具有铁磁性，所以铁从来就不被超导研究者所看好。以前虽然也曾有科学家用含有铁成分的材料试验超导，但也就局限于零下270摄氏度左右，离麦克米兰极限温度还相距甚远。 

　　直到2008年3月，日本的一位科学家无意中发现了有一种材料比较接近麦克米兰极限温度，但是由于这种铁基超导样品转变温度只有零下247摄氏度，低于麦克米兰极限，所以当时的物理学界还不能确定这种材料是否真的存在高温超导体。 

　　前面我们说过，世界各国的物理学家们都对含有铁元素的超导体转变不抱什么希望，但这次借助日本科学家的发现，我国中科院物理所的科学家根据自己多年的研究经验敏锐地察觉到，零下247摄氏度的转变温度对铁元素来说已经很高了，其中的超导机制很可能是非常规的，铁砷化合物中很可能实现高温超导。于是，在新形势面前，中国科学院物理所做出了科学的判断：抓住机遇，全力以赴！ 

　　自从20世纪80年代以来，中科院物理研究所就一直在对高温超导体进行大量的系统性研究，并取得了一系列具有世界先进水平的研究成果，获得了相当可观的积淀，这也就使得大家在面对铁基超导体时显得游刃有余，再加上研究团队的团结一心、集思广益，很快就有捷报传来，大量原创性工作取得了突破性进展。 

　　他们突破了麦克米兰极限温度，从而证明了铁基超导体是高温超导体。研究人员在掺氟的钐氧铁砷中成功观测到了零下230摄氏度的超导转变温度。很快，他们又用铈替代钐达到了零下231摄氏度的转变温度，同样超过麦克米兰极限。不久之后，他们在掺氟的镨氧铁砷中观察到了零下221摄氏度的超导转变温度，并首次把铁基超导体的转变温度提高到零下223摄氏度以上。 

　　对于这些发现，美国《科学》杂志刊发了“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的专题评述，并评价说，中国如洪流般涌现的研究结果标志着，在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。 

　　虽然我国的超导研究，起步比国际上晚了近50年，但目前来说，在这一领域，我国已经跻身国际的先进甚至领先的行列。2008年底，我国科学家发现的铁基超导体研究被评为了《科学》杂志“2008年度十大科学突破”、美国物理学会“2008年度物理学重大事件”及欧洲物理学会 “2008年度最佳科学发现”等奖项。 

　　铁基高温超导体的发现是凝聚态物理的一个重大突破。它不仅在科学研究方面意义重大，而且在信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学乃至航空航天等领域均有重大的应用前景，所以受到科技界乃至全社会的广泛关注。 

　　也许大多数人都不知道，其实超导已经或多或少地走进了人们的生活。近年来，国内外相继研制成功了多种超导材料和超导应用器件，超导正在为人类的工作、学习和生活提供着便利。 

　　应用前景一、超导输电。 

　　从超导体的特性，我们知道超导体在低温下可以实现稳定的零电阻效应，这意味着超导线圈可以通过较大的电流，并且没有焦耳热的产生。如此一来，科学家便可以采用超导输电线进行远距离输电，从而大大降低输电过程的电力损失。 

　　目前采用铜或铝导线的输电损耗大约为15%，我国每年的输电损耗就达一千亿度左右，如果采用超导输电线就可以节省相当于数十个发电厂的电力。而且，采用超导输电还可以简化变压器、电动机和发电机等热绝缘并保证输电的稳定性，提高输电的安全性。 

　　应用前景二、超导磁体。 

　　超导磁体，它的原理很简单，只需要给闭合超导线圈通上电流，就可以维持比较强的稳恒磁场。而常规稳恒磁体想要实现强磁场，不仅必须采用非常粗的铜导线，把导线泡在水中冷却，磁体的体积也要特别庞大，而且还需要持续不断地通上电流，消耗更多的电能。因此，相比之下，超导磁体具有体积小、稳定度高、耗能少等多种优势。 

　　正因这样，在生物学研究和临床医学上采用的高分辨核磁共振成像技术大都是采用超导磁体；在科学研究中一些物理特性测量系统的稳恒磁体也是采用超导材料制成的；此外，一些大型粒子加速器的加速线圈通常也是采用超导磁体，例如欧洲大型强子加速器的加速磁体和探测器都采用了超导磁体。 

　　应用前景三、超导磁悬浮。 

　　由于超导体的完全抗磁性，使得磁力线几乎没有办法进入超导体的体内，所以当科学家把超导体放在普通磁体产生的磁场中时，磁力线会紧紧的包围在超导磁体周围，并把超导磁体“固定”在一定的范围内，进而达到了悬浮的效果。 

　　和普通的磁悬浮技术相比，超导悬浮技术由于对超导体的限制作用，不仅可以实现排斥效果，使它悬浮在普通磁体上空，甚至还可以有“吸引”的效果使它悬浮在普通磁体的下方。 

　　目前超导磁悬浮列车受制于技术和成本问题还不能实现商业化，但随着高温超导体转变温度的记录不断被刷新，将来的超导磁悬浮列车有望走进人们的生活，提供更为高速、稳定和安全的轨道运输。