超導資料和慣例導（dǎo）電資料的功能有很大的不同。
主要有（yǒu）以下功能。
①低電（diàn）阻性：超（chāo）導資料（liào）處於（yú）超導態時電阻為（wéi）低，能夠無損耗地傳（chuán）輸電（diàn）能。
如果用磁場在（zài）超導環中引發感生（shēng）電流（liú），這一（yī）電流能（néng）夠毫（háo）不衰減地維持下去。
這種“持續電流”已多次在實驗中觀察到。
②完全抗磁性：超（chāo）導資料處於超導態時，隻要外加磁場不超越一定值，磁力線不能透入，超導資料內的磁場（chǎng）恒為低。
③約瑟夫森（sēn）效（xiào）應：兩超導（dǎo）資料之間有（yǒu）一薄絕緣層（céng）（厚度約1nm）而形成（chéng）低電阻連接時，會有電子對（duì）穿過絕緣層形成（chéng）電流，而絕緣層兩側沒有電壓，即絕緣層也成了（le）超導體。
當（dāng）電流超越一定值後，絕緣層兩側呈現電壓U（也可加一電壓U），同時，直流（liú）電流變成高頻交流電，並向（xiàng）外（wài）輻射電磁波，其（qí）頻率為，其間（jiān）h為普朗克常數，e為電子電荷。
這（zhè）些特性構成了超導資料在科（kē）學技能領域越來越引人注目的各類使用的依據。
基本臨界參（cān）量 有以下 3個基本臨界參量。
①臨界溫度:外（wài）磁場為低時超（chāo）導資料由正常態轉變為超導態(或相反)的溫度，以Tc表示。
Tc值因（yīn）資料不（bú）同而異。
已測得超導資料的很低Tc是鎢，為0.012K。
到1987年，臨界溫度（dù）很高值已提高到100K左右。
②臨界磁場（chǎng）：使超導資料的超導態破壞而轉變到正常態所需的磁場強度（dù），以Hc表示（shì）。
Hc與溫（wēn）度T 的關係為Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0為0K時的臨界磁場。
③臨界電流和臨界電流（liú）密度：經過超導資料的電（diàn）流（liú）到達一定數值（zhí）時也會使超導態破態（tài）而轉變為（wéi）正（zhèng）常（cháng）態，以Ic表示。
Ic一般隨溫度和外磁場（chǎng）的增加而減少。
單位截麵積所承載的Ic稱為臨界電流密度，以Jc表示。
超導資料的這些參（cān）量限定了使用資料的條件，因而尋找（zhǎo）高參量的新型超導資料（liào）成了人們研討的重要課題。
以Tc為例，從1911年荷蘭物理學家（jiā）H.開默（mò）林－昂內斯發現超導電性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人們發現的很高的 Tc才到達23.2K(Nb3Ge，19
裁線機73)。
1986年瑞士物理學家K.A.米勒和聯（lián）邦德國（guó）物（wù）理學家J.G.貝德諾爾茨發現了氧化物陶（táo）瓷（cí）資料（liào）的超導電性，從而將Tc提高到35K。
之後僅一（yī）年時間，新資料的Tc已提（tí）高到100K左右。
這種突破（pò）為超導資料的使用開辟（pì）了寬廣的前景，米勒和（hé）貝德諾爾茨也因而榮獲1987年諾貝爾（ěr）物理學獎（jiǎng）金。
分類（lèi） 超導資料按其化學成分可分為（wéi）元素資料、合金資料、化合物資料和超導陶（táo）瓷。
①超導元素：在常壓下有（yǒu）28種元素具（jù）超導電性，其間铌（Nb）的Tc很高，為（wéi）9.26K。
電（diàn）工中實踐使用的（de）主要是铌和鉛（qiān）(Pb，Tc=7.201K)，已用於製造超導交流電力電纜、高Q值諧振腔等（děng）。
② 合金資料： 超導元素加入某些其他元素作合金成分， 能夠使超（chāo）導資料的全部功能提高。
如很先使用（yòng）的铌鋯合金(Nb-75Zr)，其Tc為10.8K，Hc為8.7特。
繼後開展了铌鈦合金，雖然Tc稍（shāo）低了些，但Hc高得多，在給定磁場能承載更大電流。
其功能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。
目前铌鈦合（hé）金（jīn）是（shì）用於7～8特磁場下的主要（yào）超導磁體資料。
铌鈦合金再加入鉭（tǎn）的三元合金，功能進一步提高，Nb-60Ti-4Ta的功能是（shì），Tc＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的功能是，Tc=9.8K，Hc=12.8特。
③超（chāo）導化合物:超導（dǎo）元素與其他元素化合常有很好的（de）超導功能。
如已很多使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。
其他重要的超導化合物還有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，Hc=30特。
④超（chāo）導陶瓷：20世紀80年代初，米勒和貝德（dé）諾爾茨（cí）開始（shǐ）注意到某些氧化物（wù）陶瓷資料可能有超導電性，他（tā）們的小組對一些資料進行了試驗，於1986年在鑭－鋇－銅－氧化物中發現了Tc=35K的超導電性。
1987年，中國、美國、日本等國（guó）科學家在鋇－釔－銅（tóng）氧化物中發現Tc處（chù）於液氮溫區有超導電（diàn）性，使超導陶瓷成為極有開展（zhǎn）前景的超導資料。
使用 超導資料具有的（de）優（yōu）異特性使它從被發現之日起，就向人類展示了誘人的使用前景。
但要實（shí）踐使用超導資料又受（shòu）到一係列要素的製約，這首（shǒu）先（xiān）是它的臨界參量，其次還有資料製作的工藝等問題（例如脆性的超導陶瓷如何製成柔細的線材就有一係列工藝問題）。
到80年代，超（chāo）導資料的使用（yòng）主要有：①使用資料的超（chāo）導電性可製作磁體，使用於電（diàn）機、高能粒子加速器、磁懸（xuán）浮運輸（shū）、受控熱核（hé）反應、儲能等；可製作電力電纜，用於大容量輸電（功率可達10000MVA）；可製作通信電纜和天線，其功能優（yōu）於慣例資料。
②使用資（zī）料的完全抗磁性可製作無摩擦陀螺儀和軸承。
③使用約（yuē）瑟夫森效應可（kě）製作（zuò）一係列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發生器、邏輯元件等。
使用約瑟夫森結作計算機的邏輯和存儲元（yuán）件，其運算速度比高功能（néng）集成電路的快10～20倍，功耗隻有四分之一。
1911年，荷蘭物理學家昂尼斯(1853～1926)發現，水銀的電阻率並不象預料的那樣隨溫度降低逐步減小，而是當溫（wēn）度降到4.15K附近時，水銀的電阻突（tū）然降到（dào）低。
某些金屬、合金和（hé）化合物，在溫度降到有效低度附近（jìn）某一特定溫度時，它們的電阻率突然減小到無（wú）法測量的現象叫（jiào）做超導（dǎo）現象，能夠發生超導現象的物質叫做超導體。
超導體由正常態轉變為超導態的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫（wēn）度（dù）)TC。
現已發現大多數金屬元素以及數以千計的合金、化合物都在不同條件下（xià）顯（xiǎn）示出超導性。
如鎢的轉變溫度為0.012K，鋅為0.75K，鋁為1.196K，鉛為7.193K。
超導體得天獨厚的（de）特性，使（shǐ）它可能在各種領域得到廣泛的使用。
但由於早期的超導體存在於液氦（hài）極低溫度條件下，極大地限製了超導資料的使用。
人們一直在探究高溫超導體，從1911年到1986年，75年間從水銀的4．2K提高到铌（ní）三（sān）鍺的23．22K，才提高了19K。
1986年，高溫超導體的（de）研討取得（dé）了重大的突破。
掀起了以（yǐ）研討金屬氧化物陶瓷資（zī）料為目標，以（yǐ）尋找高（gāo）臨界溫度超導體為目標的“超導熱”。
全世界有260多個實（shí）驗小組參加了這場競賽。
1986年1月，美國國際商用機（jī）器公司設在瑞士蘇黎世實驗室科學家柏諾茲和繆勒首（shǒu）先發現鋇鑭銅氧化物是（shì）高溫超導（dǎo）體，將超導溫度提高到30K；緊接著，日本東京大學工學部又將超導溫度提高到37K；12月30日，美國休斯敦大學宣告，美籍華裔科（kē）學家朱經武又將超導溫度提高到40．2K。
1987年1月初，日本川崎國立分子研討所將超導溫度提高到43K；不久日本綜合電子研討所又將超導溫度提高到46K和53K。
中國科學院物理研（yán）討所（suǒ）由趙忠賢（xián）、陳立泉先進的研討組，獲得了（le）48．6K的鍶鑭銅氧係超導體，並（bìng）看到這類物質有在70K發生轉變的痕跡。
2月15日美國報道朱經武、吳茂昆獲得了98K超導體。
2月20日，中國（guó）也宣告發現100K以上超導體。
3月3日，日本宣告發現123K超導體（tǐ）。
3月12日中國北京大學成功地用液氮（dàn）進行超導磁（cí）懸浮實（shí）驗。
3月27日美國華裔科學家又發現在（zài）氧化（huà）物（wù）超導資料中有轉變溫（wēn）度為240K的超導痕跡。
很快日本鹿兒島大學工學部發現由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷資料（liào）在14℃溫度下存在超導痕跡。
高溫超導體的巨大突破，以液態氮（dàn）代替液（yè）態氦作超導（dǎo）製（zhì）冷劑獲得超導體，使超導技能走向大規模開發使用。
氮（dàn）是空氣（qì）的（de）主要成分，液氮（dàn）製（zhì）冷（lěng）機的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的價格實踐僅相（xiàng）當於液氦的1／100。
液氮（dàn）製冷設（shè）備簡單，因而（ér），現有的高溫超導體（tǐ）雖然還必須（xū）用液氮冷卻（què），但（dàn）卻被認為是20世紀科學（xué）上很巨大的發現之一。
超導科（kē）學研討 1.非慣例超導體磁通動力學和超導機理 主要研討混合態區域的磁通線運動的機理（lǐ），不可逆線性質、起因及其與磁（cí）場和溫度的關係，臨界電流密度與（yǔ）磁場和溫度的依賴關係及各向異性。
超導機理研討（tǎo）側（cè）重於研討正常態在強磁場下的磁阻、霍爾（ěr）效應、漲落效應、費米麵的性（xìng）質以（yǐ）及T
時用強磁場破壞超導到（dào）達正常態時的輸運性質等。
對有望表現出（chū）高溫超導電性的體係象（xiàng）有機超導體等以（yǐ）及在強電方麵具有寬廣使用前景（jǐng）的低溫超導體等，也將開展其在強磁場下的性質研討。
2.強磁場下的低維凝集態特性研討 低維性使得低（dī）維體係表現出三維（wéi）體（tǐ）係所沒（méi）有的特性（xìng）。
低維不穩定性導致了多種有序（xù）相。
強磁（cí）場是提醒低（dī）維凝（níng）集態特性的有效手段。
主要研討內容包括：有機鐵（tiě）磁性（xìng）的結構和來源；有機（包括富（fù）勒烯）超導體的機理和磁性；強磁場下二維電子氣中非線性元激起（qǐ）的特異屬（shǔ）性；低維磁性資料（liào）的相變和磁（cí）相互效果；有機導體在磁（cí）場中的輸運和載流子特（tè）性；磁場中的能帶結構（gòu）和費米麵特征等。
3.強（qiáng）磁場下（xià）的半導體資料的光、電（diàn）等特性 強磁（cí）場技能對半導體科學的開展愈益變得重要，由（yóu）於在各種物理要素中，外磁場是 在保持晶體結構不變的情況下改動動量空間對稱（chēng）性的物理要素，因而在半導體能帶結構研討以及元激起及其互效果研討中，磁場有著特（tè）別重要的效果。
經過對強磁場下半導體資料的光、電等（děng）特性開展實驗研討，可進一步理解（jiě）和把握半導體的光學、電學等物理性質，從而為製造具有各（gè）種功能的半導（dǎo）體器材並開展高科技作基礎性探究。
4.強磁（cí）場下極微（wēi）細標準中的物理問題 極微細標準體（tǐ）係中呈現許多慣例資（zī）料不具備的新現象（xiàng）和奇異特性，這與這類資料的（de）微結構（gòu）特別是電子（zǐ）結構密切相（xiàng）關。
強（qiáng）磁場為研討（tǎo）極微細標準體係的電子態和輸（shū）運特性提供強有力的手（shǒu）段，不但能進一（yī）步提醒這類資料（liào）在慣例條件（jiàn）下難以呈現的奇異現象，而且為在更深（shēn）層次下認識其（qí）物理特性提（tí）供豐富的科學（xué）信息。
主要研討強磁場下極微細標（biāo）準金屬、半（bàn）導體等的電子輸運、電子局域和關聯特（tè）性；量子尺度效應、量子限域效應、小（xiǎo）尺度效應和表麵、界麵效應；以及極（jí）微細標準氧化物（wù）、碳化物和氮化物的光學特性及能隙精（jīng）細（xì）結構等。
5.強磁場化學 強磁（cí）場對化學反應（yīng）電子自旋和（hé）核自旋的效果，可導致相應化學鍵的鬆馳，造成新鍵生（shēng）成的有（yǒu）利條件，誘發一般條件下無法完成的（de）物理化學變（biàn）化，獲得原（yuán）來無法（fǎ）製備的新資（zī）料和新化合物。
強磁場化學是使用基礎性很強的（de）新領域，有一（yī）係列理論（lùn）課題和廣泛使用前（qián）景。
近期可開展水和（hé）有機溶劑的磁化及機（jī）理研討以（yǐ）及強磁場（chǎng）誘發新化學反應研討等。
6.磁場下的生物學、生物－醫學研討等 磁（cí）體科學和技能 強磁場的價（jià）值在於對物理學（xué）知識（shí）有重要（yào）貢獻。
八十年代的一（yī）個概念上的重（chóng）要進展是量子霍爾效應和分數（shù）量（liàng）子霍耳（ěr）效應的發現。
這是在強磁場下研討二（èr）維電子氣（qì）的輸運現象時發現的（獲85年諾貝爾（ěr）獎）。
量子霍爾效應和分數量子霍爾效應的發現激起物理學家探究其起源的（de）熱情，並在建立電阻的自然（rán）基準，精確測定基本物理常數e，h和精細結構常數(＝e2/h(0c等使用方麵，已顯示巨大意義（yì）。
高溫超導電性機理的很終提醒在很大程度上（shàng）也將依賴於人們在強磁（cí）場下對高溫超導體功能的探（tàn）究。
熟悉物理（lǐ）學史的人都清楚，由固體物理學演化為（wéi）凝集態物理學，其重要標誌就在於其研討目標的日益擴大，從周期結構延（yán）伸到非周期結構，從（cóng）三（sān）維晶體拓寬到低（dī）維和高維，乃至分數維體係（xì）。
這些新目標展示了（le）很多新的特性和物理現象，物理機理（lǐ）與傳統的（de）也大（dà）不相同。
這些新目標的產（chǎn）生以及對新效（xiào）應、新（xīn）現象的解釋使得凝集態（tài）物理學得以不斷的豐富和開展。
在此進程（chéng）中，極點條（tiáo）件一直起（qǐ）著至關重要（yào）的效果，由於極（jí）點條（tiáo）件往往使得某些要素突出出來而同時抑製其它要素，從而使原本很雜亂的進程變得較為簡單，有利於直接了解物理本質。
相對於其它（tā）極點條件（jiàn），強磁場有其自身的特色。
強磁場的（de）效果是（shì）改（gǎi）動一個體係（xì）的物理狀態，即改動角（jiǎo）動量（自旋）和帶電粒子（zǐ）的軌道運動，因而，也就改動了物（wù）理體（tǐ）係的（de）狀態。
正是（shì）在（zài）這點上，強磁（cí）場不同於物理學的其他一些比較昂貴的（de）手段，如中子源和同步加速器，它們沒有改動所研（yán）討體係的物理（lǐ）狀態。
磁場能夠產生新的物理環境，並導致新的特性，而這種新的物理環（huán）境和新的物理特性（xìng）在沒有磁場（chǎng）時（shí）是不存在的。
低溫也（yě）能導致新（xīn）的物理狀態，如超導電性和相（xiàng）變，但強磁場極不同於低溫，它（tā）比低溫更有效，這是由於磁場（chǎng）使帶電的（de）和磁性粒子的（de）遠動和能量量子化，並破（pò）壞時間反演對稱（chēng）性，使它們具有（yǒu）更獨特（tè）的性質。
強磁場能（néng）夠在保持晶體結構（gòu）不變的情況下改動動量空間的對稱性，這對固體的能帶結構以及元激起及其互效果等研討是非（fēi）常（cháng）重要的。
固體雜亂的費米（mǐ）麵結構正是使用強磁場使得電子和空穴在特定方向上的自由運（yùn）動從而導致磁化和磁阻的振蕩這一原（yuán）理而得以證（zhèng）實的（de）。
固體中的費米麵結構（gòu）及特（tè）征研討一直是凝集（jí）態物理學領域中的前沿課題。
當今凝集態物（wù）理基礎研討的許多重大熱門都（dōu）離不開強磁場這一極點（diǎn）條件，甚至（zhì）很多是以強磁場下的研（yán）討作為基（jī）礎。
如波色凝集隻發生在動量空間，要在實空間中（zhōng）觀察到此現象必需在非均勻（yún）的強磁場中才（cái）得以可能。
又如高溫超導（dǎo）的機理問題、量子霍爾效應（yīng）研（yán）討、納米資料和介觀物（wù）體中的物理問題、巨（jù）磁阻效應的物理起因、有機鐵磁（cí）性（xìng）的結構（gòu）和來源、有機（包括富勒烯〕超（chāo）導（dǎo）體的機理和磁性（xìng）、低維（wéi）磁性資料的相變和磁相互效果、固體中的能帶（dài）結構和費米麵特征以及元激起及其互（hù）效果研討等等（děng），強磁場下的研討工作將有助於（yú）對這些（xiē）問題的（de）正確認識和（hé）提醒，從而促進凝集態物理學的進一步開展和（hé）完善。
中（zhōng） 文
