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高溫超導是中國航天科工集團“高速飛行列車”項目核心技術之一。圖為相關視頻截圖。（百度網）

每小時4000公里，中國(guo)航天(tian)科工(gong)集團近日向外界透露的(de)“高(gao)速飛(fei)行(xing)列車”快得(de)著實(shi)讓人(ren)瞠目結舌。大家(jia)在驚嘆的(de)同時，對其中應用(yong)到的(de)技術非(fei)常感興趣。“高(gao)速飛(fei)行(xing)列車”技術總負責人(ren)毛凱通過(guo)媒體，介(jie)紹了相關技術。他指(zhi)出，高(gao)溫超(chao)(chao)導(dao)磁懸浮(fu)技術是列車飛(fei)行(xing)的(de)核心秘訣。實(shi)際上，應用(yong)這種技術，西(xi)南交通大學(xue)國(guo)家(jia)重點實(shi)驗室已(yi)經建立了一條環(huan)形的(de)高(gao)鐵磁浮(fu)試驗線(xian)，高(gao)溫超(chao)(chao)導(dao)磁懸浮(fu)車在上面(mian)運行(xing)速度最高(gao)可達每小時1000公里。

與我們(men)所熟知的(de)(de)(de)上(shang)海磁(ci)(ci)懸浮(fu)(fu)列(lie)(lie)車(che)和(he)長沙磁(ci)(ci)懸浮(fu)(fu)列(lie)(lie)車(che)通(tong)過電實現車(che)體懸浮(fu)(fu)運行(xing)不同，航天(tian)科工正在(zai)研制(zhi)的(de)(de)(de)“高(gao)速(su)(su)飛(fei)(fei)行(xing)列(lie)(lie)車(che)”和(he)西南交(jiao)大的(de)(de)(de)“高(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)懸浮(fu)(fu)列(lie)(lie)車(che)”是(shi)采用高(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)技術實現懸浮(fu)(fu)的(de)(de)(de)，這為(wei)其最大限度減輕摩擦力(li)，實現高(gao)速(su)(su)運行(xing)奠定(ding)了前提。因此，高(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)技術的(de)(de)(de)發展水平制(zhi)約著“高(gao)速(su)(su)飛(fei)(fei)行(xing)列(lie)(lie)車(che)”和(he)“高(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)懸浮(fu)(fu)列(lie)(lie)車(che)”研制(zhi)和(he)應用。

高溫(wen)(wen)超導(dao)中的(de)“高溫(wen)(wen)”是相對于(yu)零下270攝(she)氏(shi)度(du)的(de)低(di)溫(wen)(wen)超導(dao)而言的(de)，這里的(de)“高溫(wen)(wen)”其實是我(wo)們通常意義上的(de)超低(di)溫(wen)(wen)，甚至達到-196攝(she)氏(shi)度(du)液氮(dan)的(de)溫(wen)(wen)度(du)。

超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)全稱超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)電(dian)性，是20世紀最偉大的(de)科學(xue)發現之一(yi)(yi)(yi)，指的(de)是某(mou)些材料在溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)降低到某(mou)一(yi)(yi)(yi)臨界溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)，或超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)轉(zhuan)變溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)以下(xia)時，電(dian)阻突然消失的(de)現象。具(ju)備這種特性的(de)材料稱為超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體。超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體得天獨厚的(de)特性，使它可能(neng)在各種領域得到廣泛的(de)應用(yong)。但由于早期的(de)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體存(cun)在于液(ye)氦(hai)極(ji)低溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)條(tiao)件下(xia)，極(ji)大地限制(zhi)了(le)(le)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材料的(de)應用(yong)。人(ren)們一(yi)(yi)(yi)直在探(tan)索高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體。上世紀80年(nian)(nian)代(dai)中后期，以趙忠賢(xian)為代(dai)表的(de)中國科學(xue)家(jia)加入到國際高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)競爭，他帶領實驗團隊在釔鋇(bei)銅氧中發現了(le)(le)臨界轉(zhuan)變溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)93K（-180攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)）的(de)液(ye)氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體，實現了(le)(le)一(yi)(yi)(yi)個世界級突破，從-268.8攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)的(de)液(ye)氦(hai)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)提高(gao)到-196攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)的(de)液(ye)氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)，意(yi)味著制(zhi)冷(leng)難度(du)(du)(du)(du)和成本的(de)大幅度(du)(du)(du)(du)降低。該成就為趙忠賢(xian)贏得了(le)(le)1989年(nian)(nian)國家(jia)自然科學(xue)一(yi)(yi)(yi)等獎。

在日(ri)本科(ke)學(xue)家(jia)發(fa)現鐵基超(chao)導(dao)體后(hou)，趙(zhao)忠(zhong)(zhong)賢帶領團隊(dui)將超(chao)導(dao)臨界溫(wen)度(du)先是提高到顯著超(chao)過40K（-233攝(she)氏度(du)）的麥克米(mi)蘭極限(xian)，之后(hou)創造了大塊鐵基超(chao)導(dao)體55K（-218攝(she)氏度(du)）的最高臨界溫(wen)度(du)紀錄。2013年(nian)，趙(zhao)忠(zhong)(zhong)賢因“40K以上(shang)鐵基高溫(wen)超(chao)導(dao)體的發(fa)現及若(ruo)干基本物理性質研(yan)究”再捧得(de)國家(jia)自(zi)然科(ke)學(xue)獎(jiang)(jiang)一(yi)等獎(jiang)(jiang)。 2015年(nian)，趙(zhao)忠(zhong)(zhong)賢榮獲國際超(chao)導(dao)領域重要(yao)獎(jiang)(jiang)項馬賽厄(e)斯(si)獎(jiang)(jiang)。2017年(nian)1月，他因在超(chao)導(dao)領域杰出的貢獻，獲得(de)2016年(nian)度(du)國家(jia)最高科(ke)學(xue)技術獎(jiang)(jiang)。

近年(nian)來，中國科(ke)學(xue)(xue)家在(zai)高溫超(chao)(chao)導領域(yu)又(you)陸續取(qu)得一系(xi)列(lie)突(tu)破(po)。清(qing)華大(da)學(xue)(xue)和中科(ke)院物理所(suo)的團(tuan)(tuan)隊在(zai)僅有一個原子層的FeSe薄膜上(shang)發(fa)(fa)現了65K（-208攝(she)氏(shi)度(du)）以上(shang)的超(chao)(chao)導電(dian)性(xing)，在(zai)上(shang)海交通大(da)學(xue)(xue)、復(fu)旦大(da)學(xue)(xue)、北京大(da)學(xue)(xue)等研究團(tuan)(tuan)隊的推動下(xia)，發(fa)(fa)現這類(lei)超(chao)(chao)導現象可(ke)能源于界面效(xiao)應(ying)，還(huan)有可(ke)能出現100K（-173攝(she)氏(shi)度(du)）以上(shang)的高溫超(chao)(chao)導電(dian)性(xing)；2014年(nian)，吉林(lin)大(da)學(xue)(xue)的研究人員從理論(lun)上(shang)預言一種化合物在(zai)高壓下(xia)可(ke)實現191K（-82攝(she)氏(shi)度(du)）的高溫超(chao)(chao)導，將(jiang)突(tu)破(po)164K（-109攝(she)氏(shi)度(du)）的臨界溫度(du)紀錄。

利用目前(qian)已發(fa)現的(de)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)材(cai)料，研制(zhi)(zhi)相關設(she)備，滿足生產生活需求，讓超(chao)導(dao)科技盡快(kuai)造(zao)福人類，是我國(guo)(guo)科學家努力的(de)重要方向。2017年3月(yue)和(he)5月(yue)，國(guo)(guo)內首臺(tai)基于國(guo)(guo)產YBCO超(chao)導(dao)帶材(cai)的(de)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)發(fa)電機(ji)經過(guo)了測(ce)試(shi)(shi)，電機(ji)運行(xing)良(liang)好(hao)，各項指標(biao)依(yi)據國(guo)(guo)標(biao)測(ce)試(shi)(shi)達到了預期值。該(gai)發(fa)電機(ji)由中科院電工所協同上海電氣(qi)集團上海電機(ji)廠有限公司共同研制(zhi)(zhi)，電機(ji)高(gao)溫(wen)超(chao)導(dao)帶材(cai)繞制(zhi)(zhi)而成的(de)跑道(dao)線圈(quan)結構運行(xing)溫(wen)區為77K（-196攝氏度）

為尋找新的(de)、性能更優異的(de)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)料，科(ke)(ke)技(ji)部印(yin)發的(de)《“十三五”材(cai)料領域(yu)科(ke)(ke)技(ji)創新專項(xiang)規劃》，明確把高溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)料列為重點(dian)內容(rong)之(zhi)一。找到室(shi)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體即室(shi)溫(wen)下電阻為零(ling)的(de)導(dao)(dao)(dao)電體是包括我國(guo)(guo)科(ke)(ke)學家(jia)在(zai)(zai)內的(de)世界科(ke)(ke)學界共同努力的(de)方向。這種超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體將給(gei)社會(hui)生(sheng)產和(he)生(sheng)活很多領域(yu)帶來根本性變革。多年來，中(zhong)國(guo)(guo)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)科(ke)(ke)技(ji)工作者勇攀(pan)高峰，在(zai)(zai)世界超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)科(ke)(ke)技(ji)競爭中(zhong)表現(xian)優異。正如(ru)《科(ke)(ke)學》雜志在(zai)(zai)一篇題為《新超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體將中(zhong)國(guo)(guo)物(wu)理學家(jia)推到最(zui)前沿》的(de)文章中(zhong)所說：“如(ru)洪流般不斷涌現(xian)的(de)研(yan)究(jiu)結果標志著在(zai)(zai)凝聚態物(wu)理領域(yu)，中(zhong)國(guo)(guo)已經成為一個強(qiang)國(guo)(guo)。”