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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(mei)小時(shi)4000公里(li)，中(zhong)國航(hang)天科工集團近日(ri)向外界透(tou)露的“高(gao)(gao)速飛(fei)行列(lie)車”快得著實讓人(ren)瞠目結舌(she)。大家在驚嘆的同(tong)時(shi)，對其(qi)中(zhong)應用(yong)到(dao)的技(ji)(ji)術(shu)非常感興趣。“高(gao)(gao)速飛(fei)行列(lie)車”技(ji)(ji)術(shu)總負責人(ren)毛凱通過媒體，介紹了相關技(ji)(ji)術(shu)。他指出(chu)，高(gao)(gao)溫(wen)超(chao)導磁(ci)懸(xuan)(xuan)浮技(ji)(ji)術(shu)是列(lie)車飛(fei)行的核心秘訣。實際上，應用(yong)這種技(ji)(ji)術(shu)，西(xi)南交通大學(xue)國家重點實驗(yan)室已經建立了一條環(huan)形的高(gao)(gao)鐵(tie)磁(ci)浮試驗(yan)線(xian)，高(gao)(gao)溫(wen)超(chao)導磁(ci)懸(xuan)(xuan)浮車在上面(mian)運行速度最高(gao)(gao)可(ke)達每(mei)小時(shi)1000公里(li)。

與我們所熟知的(de)上海磁懸浮(fu)(fu)列(lie)車(che)(che)和(he)長沙磁懸浮(fu)(fu)列(lie)車(che)(che)通過電實現車(che)(che)體懸浮(fu)(fu)運行(xing)不同，航天科工正在研(yan)制的(de)“高(gao)速(su)飛(fei)行(xing)列(lie)車(che)(che)”和(he)西(xi)南交大(da)的(de)“高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)導(dao)(dao)磁懸浮(fu)(fu)列(lie)車(che)(che)”是采用高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)導(dao)(dao)技術實現懸浮(fu)(fu)的(de)，這為其(qi)最大(da)限度減輕摩擦力(li)，實現高(gao)速(su)運行(xing)奠(dian)定了(le)前提(ti)。因此(ci)，高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)導(dao)(dao)技術的(de)發展水平制約著(zhu)“高(gao)速(su)飛(fei)行(xing)列(lie)車(che)(che)”和(he)“高(gao)溫(wen)(wen)(wen)超(chao)導(dao)(dao)磁懸浮(fu)(fu)列(lie)車(che)(che)”研(yan)制和(he)應用。

高(gao)溫(wen)(wen)超(chao)導中的“高(gao)溫(wen)(wen)”是相對于零下270攝氏(shi)(shi)度的低溫(wen)(wen)超(chao)導而(er)言的，這里的“高(gao)溫(wen)(wen)”其實是我們(men)通常意義上(shang)的超(chao)低溫(wen)(wen)，甚至達到(dao)-196攝氏(shi)(shi)度液氮的溫(wen)(wen)度。

超(chao)(chao)導(dao)(dao)全(quan)稱超(chao)(chao)導(dao)(dao)電性(xing)，是20世紀最(zui)偉大(da)(da)的(de)科(ke)學發現之一(yi)，指(zhi)的(de)是某些材(cai)料在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)降低(di)到某一(yi)臨(lin)界溫(wen)(wen)(wen)度(du)，或超(chao)(chao)導(dao)(dao)轉變溫(wen)(wen)(wen)度(du)以下時(shi)，電阻(zu)突然消(xiao)失的(de)現象。具備這種(zhong)(zhong)特(te)性(xing)的(de)材(cai)料稱為超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)。超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)得(de)天獨厚的(de)特(te)性(xing)，使它可(ke)能在(zai)各種(zhong)(zhong)領域(yu)得(de)到廣泛(fan)的(de)應(ying)用。但由于早期(qi)的(de)超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)存在(zai)于液氦極低(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)條(tiao)件下，極大(da)(da)地限制了(le)超(chao)(chao)導(dao)(dao)材(cai)料的(de)應(ying)用。人們一(yi)直(zhi)在(zai)探索高溫(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)。上(shang)世紀80年代中后期(qi)，以趙忠賢為代表的(de)中國科(ke)學家加入(ru)到國際高溫(wen)(wen)(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)競爭，他帶領實(shi)驗團隊在(zai)釔鋇(bei)銅氧中發現了(le)臨(lin)界轉變溫(wen)(wen)(wen)度(du)93K（-180攝(she)氏(shi)度(du)）的(de)液氮溫(wen)(wen)(wen)區(qu)超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)，實(shi)現了(le)一(yi)個世界級突破，從(cong)-268.8攝(she)氏(shi)度(du)的(de)液氦溫(wen)(wen)(wen)區(qu)提高到-196攝(she)氏(shi)度(du)的(de)液氮溫(wen)(wen)(wen)區(qu)，意味著(zhu)制冷難度(du)和成本的(de)大(da)(da)幅度(du)降低(di)。該成就為趙忠賢贏得(de)了(le)1989年國家自然科(ke)學一(yi)等獎。

在(zai)日本科(ke)學家(jia)發現鐵(tie)基超(chao)(chao)導(dao)體(ti)后(hou)，趙(zhao)(zhao)忠(zhong)賢帶領(ling)團隊將超(chao)(chao)導(dao)臨界溫度(du)先是提高(gao)到顯著超(chao)(chao)過40K（-233攝氏度(du)）的(de)麥克米蘭極限，之后(hou)創造(zao)了(le)大(da)塊鐵(tie)基超(chao)(chao)導(dao)體(ti)55K（-218攝氏度(du)）的(de)最(zui)高(gao)臨界溫度(du)紀錄。2013年(nian)(nian)(nian)，趙(zhao)(zhao)忠(zhong)賢因“40K以上鐵(tie)基高(gao)溫超(chao)(chao)導(dao)體(ti)的(de)發現及若干基本物理性質(zhi)研(yan)究(jiu)”再捧得(de)國(guo)家(jia)自然(ran)科(ke)學獎一等獎。 2015年(nian)(nian)(nian)，趙(zhao)(zhao)忠(zhong)賢榮獲國(guo)際超(chao)(chao)導(dao)領(ling)域重(zhong)要(yao)獎項馬賽厄斯獎。2017年(nian)(nian)(nian)1月，他因在(zai)超(chao)(chao)導(dao)領(ling)域杰出的(de)貢獻，獲得(de)2016年(nian)(nian)(nian)度(du)國(guo)家(jia)最(zui)高(gao)科(ke)學技術獎。

近年來，中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)(xue)家在高(gao)(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導領(ling)域又陸續取得一(yi)(yi)系列突破(po)。清華大(da)學(xue)(xue)和中(zhong)科(ke)院物(wu)理(li)所的團(tuan)隊(dui)在僅有一(yi)(yi)個(ge)原子層的FeSe薄膜上(shang)(shang)發(fa)(fa)現(xian)了65K（-208攝氏(shi)(shi)度(du)）以上(shang)(shang)的超(chao)(chao)導電(dian)性(xing)，在上(shang)(shang)海交通大(da)學(xue)(xue)、復(fu)旦(dan)大(da)學(xue)(xue)、北京大(da)學(xue)(xue)等研究團(tuan)隊(dui)的推(tui)動下(xia)，發(fa)(fa)現(xian)這(zhe)類超(chao)(chao)導現(xian)象(xiang)可能源于界(jie)(jie)面效應(ying)，還有可能出現(xian)100K（-173攝氏(shi)(shi)度(du)）以上(shang)(shang)的高(gao)(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導電(dian)性(xing)；2014年，吉(ji)林(lin)大(da)學(xue)(xue)的研究人員從理(li)論上(shang)(shang)預言一(yi)(yi)種化(hua)合物(wu)在高(gao)(gao)壓(ya)下(xia)可實現(xian)191K（-82攝氏(shi)(shi)度(du)）的高(gao)(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導，將(jiang)突破(po)164K（-109攝氏(shi)(shi)度(du)）的臨界(jie)(jie)溫(wen)度(du)紀錄。

利用(yong)目前已(yi)發現的高(gao)溫超導材料，研(yan)制(zhi)相關(guan)設備，滿(man)足生產(chan)(chan)生活需求，讓超導科(ke)(ke)技盡快造(zao)福人類，是(shi)我國(guo)科(ke)(ke)學家努(nu)力的重要(yao)方向。2017年3月和5月，國(guo)內首臺基于國(guo)產(chan)(chan)YBCO超導帶材的高(gao)溫超導發電(dian)(dian)機經過(guo)了測(ce)試(shi)，電(dian)(dian)機運行(xing)良好，各項指標依據國(guo)標測(ce)試(shi)達到了預期值(zhi)。該發電(dian)(dian)機由中科(ke)(ke)院電(dian)(dian)工(gong)所協同上海電(dian)(dian)氣集團上海電(dian)(dian)機廠有限公司(si)共同研(yan)制(zhi)，電(dian)(dian)機高(gao)溫超導帶材繞制(zhi)而成的跑(pao)道線(xian)圈結構(gou)運行(xing)溫區為77K（-196攝氏度(du)）

為尋找(zhao)新的(de)、性能更優異的(de)超導(dao)(dao)材料，科(ke)(ke)技(ji)(ji)部印發的(de)《“十三五”材料領域(yu)(yu)科(ke)(ke)技(ji)(ji)創新專項規劃》，明確把高(gao)溫超導(dao)(dao)材料列為重(zhong)點內(nei)容之一。找(zhao)到室溫超導(dao)(dao)體(ti)(ti)即室溫下電(dian)阻為零的(de)導(dao)(dao)電(dian)體(ti)(ti)是包括我國(guo)科(ke)(ke)學家(jia)在(zai)(zai)內(nei)的(de)世界科(ke)(ke)學界共同努力的(de)方向(xiang)。這種(zhong)超導(dao)(dao)體(ti)(ti)將給(gei)社會生產和生活很多領域(yu)(yu)帶來根本性變革。多年來，中(zhong)(zhong)國(guo)超導(dao)(dao)科(ke)(ke)技(ji)(ji)工作者勇攀高(gao)峰(feng)，在(zai)(zai)世界超導(dao)(dao)科(ke)(ke)技(ji)(ji)競(jing)爭(zheng)中(zhong)(zhong)表(biao)現優異。正如(ru)《科(ke)(ke)學》雜志(zhi)在(zai)(zai)一篇題為《新超導(dao)(dao)體(ti)(ti)將中(zhong)(zhong)國(guo)物理(li)學家(jia)推到最前(qian)沿》的(de)文(wen)章中(zhong)(zhong)所說：“如(ru)洪流般(ban)不斷涌現的(de)研究結果標志(zhi)著(zhu)在(zai)(zai)凝聚(ju)態(tai)物理(li)領域(yu)(yu)，中(zhong)(zhong)國(guo)已(yi)經成為一個強(qiang)國(guo)。”