超导物理作为一个有近百年历史的学科，它是随着对超导电性的研究，认识不断发展起来的，特别是20世纪50年代以来取得了一系列重大突破，引发了今天的高温超导电性机理及超导材料研究的热潮。

昂内斯于1853年9月21日生于荷兰的格罗宁根，29岁即1882年就被任命为荷兰莱顿大学物理学教授和实验室主任.晋升后不久，昂内斯受到他的同胞范德瓦尔斯研究的影响，决定在莱顿大学建一个当时在世界上规模最大的低温实验室，并把全部研究项目都转到低温研究方面.由于有了较好的实验条件，昂内斯于1906年使 用真空泵连续真空法，使低温气体获得最大限度的膨胀，这样，他获得了20.4k（零下252.76℃）的低温，液化了氢气.由于有了大量液态氢，就为进一步液化氦气打下了坚实的基础.

1908年7月10日，液化氦气

美国物理学家巴丁，库珀，施里弗说明了超导现象的微观本质和机制，创立了BCS超导微观理论

缪勒和柏德诺兹的研究成果导致多种液氮温区高温超导体材料的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来

20世纪70年代中期以后，人们对于超导现象的研究沉寂了一段时间.这是因为在实验室里，人们对超导材料的选择上仅限纯金属,金属合金和金属化合物，这些材料的临界温度约在23.2k以下，无法提高因此在应用上受到了阻碍.到1986年1月26日，美国国际商用机器公司苏黎世实验室的瑞士物理学家缪勒和西德物理学家柏德诺兹发现钡镧铜氧化合物的临界温度提高到了30k左右，并证明有可能提高到35k.

这次成功缘于一次国际会议的召开.在1983年7月的一次国际会议上，缪勒遇到了他的老朋友托马斯教授.在会上，托马斯教授提出了一个新的设想----他认为，绝缘体的电子通常都紧密地与原子核紧紧连在一起，因而不容易导电；但如果给某些绝缘体掺入一些杂质，以松散与核紧密相联的电子，这样的话，电子就比较自由，这些绝缘体就有可能成为超导体.

缪勒当时正在进行这方面的研究，托马斯的观点与他的想法正是不谋而合.听了托马斯的分析，缪勒的信心和劲头更足了.他对金属氧化物已经有充分的了解，最后，他选用了陶瓷材料.在以后的两年半中，他与他的助手柏德诺兹在实验室中苦干，终于取得了前面提到的突破性发现.

他们俩人的发现，意义不仅仅在于使超导的温度有了较大幅度的提高，更重要的是他们选用的陶瓷材料----突破了传统中材料的选择.正是由于这一选择和突破，在全世界掀起了一股前所未有的超导热，在短短的几个月时间里，美国，中国，日本和前苏联竞相宣布，它们的科学家们用陶瓷材料，将超导的临界温度大幅度地提高了.

1957年，挪威裔美国物理学家贾埃弗完成了量子力学隧道效应实验，并于1960年完成了超导体隧道效应实验.于1973年获诺贝尔物理学奖.

约瑟夫森和贾埃弗的发现，对于研制高性能的半导体和超导体元器件具有很高的应用价值，并导致超导电子学的建立.

超导研究已长达近一个世纪，20年前超导应用在科学界还被认为是一种侈谈.而今天，它已在科研，医疗，交通，通信，军事，电力和能源等领域得到了应用.但这只是序幕，超导研究与应用在21世纪将为我们展现更加绚丽辉煌的前景.

超导体的研究60年代以来，重心逐渐转向对超导新材料的开发方面.开发高临界温度的超导体材料将能为超导体的大规模应用创造条件.

德国物理学家柏诺兹和瑞士物理学家缪勒从1983年开始集中力量研究稀土元素氧化物的超导电性.1986年他们终于发现了一种氧化物材料，其超导转变温度比以往的超导材料高出12度.这一发现导致了超导研究的重大突破，美国，中国，日本等国的科学家纷纷研究，很快就发现了在液氮温度区获（-196C.以下）得超导电性的陶瓷材料，此后不断发现高临界温度的超导材料.这就为超导的应用提供了条件.柏诺兹和缪勒也因此获1987年诺贝尔物理奖.

超导电性现象被发现之后，不少人就想到了如何应用的问题.由于当时很多问题在技术上一时还难以解决，应用还只是可望不可即的事情.随着研究工作的深入，超导体的某些特性已具有实用价值，例如超导磁浮列车已在某些国家进行试验,超导量子干涉器也研制成功，超导船，用约瑟夫森器件制成的超级计算机等正在研制过程中，超导体材料已经深入到科研，工业和人们的生活之中.

1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到4.2K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性.1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性.

超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性.使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度.经过科学家们数十年的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料.

高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用），电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用.大电流应用即前述的超导发电，输电和储能；电子学应用包括超导计算机，超导天线,超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等.

超导磁悬浮列车

利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方.利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车.

超导计算机

高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题.超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高.此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管.

核聚变反应堆

超导材料最诱人的应用是发电，输电和储能.

由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场.而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大.

超导磁体可用于制作交流超导发电机，磁流体发电机和超导输电线路等.

超导发电机 在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机.超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%.

磁流体发电机 磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助.磁流体发电机发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发电.磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用.

超导输电线路 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户.据统计，铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度.若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂.

高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路.

中国新研制

未来用途

许多尖端武器在几年前还只是科学家头脑中的构想，随着现代科技的迅猛发展如今即将变成现实，超导潜艇就是其中之一.与现役的常规潜艇或核潜艇相比，超导潜艇具有结构简单，推力大，航速高，无噪声，无污染，造价低等显著优点，被许多军事专家看好.

早在70年代，美，俄，英，日等国就已开展超导技术在海军舰艇方面的应用研究,随着新型超导材料的出现，实际应用成为可能.超导磁流体推进装置是根据电磁原理设计的.在潜艇上安装电磁铁，通电后，海水中就会有磁力线，同时产生方向与磁力线垂直的电流，在磁场和电流相互作用下，由于潜艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力，潜艇将获得向前运动的推力，推力的大小与磁场强度和电流大小的乘积成正比.磁流体推进技术已在一些国家获得应用，但它的磁场还不能满足潜艇的要求.而超导技术正是解决这一问题的关键.

超导潜艇的优点是显而易见的.首先，独特的推进原理和极高的能量利用率将使潜艇具有更好的动力性能，航行速度无疑将会大大提高.据推算，超高速超导潜艇的航速可达50节以上；其次，潜艇所载弹药数量将因动力系统体积的减小而大量增加，潜艇的攻击力将显著增强.一艘性能十分先进的超导潜艇，其外型尺寸可能只有今日同类潜艇的一半，但所载弹药数量可能是现在的几倍.

最重要的一点是由于磁流体推进技术取代了传统的螺旋桨推动，超导潜艇的噪音显著降低，普通的反潜声纳对它束手无策，这将大大提高潜艇的隐蔽性和生存能力.

随着超导技术的不断完善，动力先进，隐身性好，攻击力强的小型高速超导潜艇将成为未来海战兵器中一颗耀眼的新星.