十年磨砺超导之“剑”商业应用初见成效

【美国《科学》周刊３月２１日一期文章】题：超导进入第１０个年头
亚历克斯·米勒和格奥尔格·贝德诺尔兹知道，当他们在１０年前报告有一种电阻很小的材料的时候，会遇到知识界的阻力。这两位设在苏黎世的美国国际商用机器公司的物理学家发现了一种铜氧化合物，在３５Ｋ显示出这种“超导性”，这比以前的记录高出了１２度。
他们的实验结果不久就复现了，而今天对于存在高温超导性所持的反对态度都已经被抛弃了。休斯敦大学的物理学家朱经武说，“过去１０年取得的成就是令人惊奇的”。最近在休斯敦举行的关于物理学、材料和应用的第１０届高温超导性讨论会上，那些成绩和一些挫折占据了中心地位。超导临界温度已达１３４Ｋ
科学家指出，他们把超导体的最高温度提高到了１３４Ｋ，并发现了１００多种高温超导化合物。在早期有关火车在高温超导磁铁上悬浮的想法没有实现的同时，其他一些研制活动都已经变成了现实。高温超导薄膜已用来提高科学仪器的灵敏性，而且现在正在进行试验，用这些高温超导薄膜把信号从以蜂窝式电话为基础的工作站的噪音过滤出来。这是一个潜在的大市场。最近对高温超导电线的改进使得制成了第一条地下输电电缆，制作它不是作为实验室的实验，而是用标准的工作程序做的。这些材料需要用液氮来冷却，因此使得它们投入商业的使用仍有困难，但是约翰·罗厄尔预测今后的年代将是“市场的１０年”。罗厄尔是一位工业咨询人员，他是设在加利福尼亚森尼韦尔的康度克图斯超导公司前主要技术负责人。
不过研究人员的确承认，高温超导性在一个重要的领域受到了阻碍。朱经武说，对于这些材料的超导性的“机制仍然没有取得一致意见”。虽然最近的一批实验支持高温超导性同磁性“电子对”有密切关系的主张，但是会议上讨论的并存的理论发展却给这种主张泼了些冷水。研究人员在推动操作温度更加接近室温这一长期以来都在追求的目标方面也遇到了困难，虽然要做到这一步的计划不胜枚举。
高湿超导性早期发现的步伐的确是令人头晕眼花的。１９８６年１２月，在贝德诺兹和穆勒的论文发表３个月后，新的化合物发现了，把超导性的临界温度提高到３８Ｋ。在１９８７年初，当朱经武和他的一些同事发现了另外一种材料：钇—钡—铜—氧化物（ｙｂｃｏ）时，这个记录又提高了，达到了９３Ｋ。在这个温度上，超导体可以用廉价、大量的液氮来冷却。
关于高温超导的许多希望，至今还没有实现，但是已取得了进展。罗厄尔说，“材料的改进是稳步而意义重大的”。而最强有力的改进可能是在长度很长的高温超导线的制造方面，它可以运载高密度的电流。
通过在一根管子中对铋、锶、钙、铜和氧粉末用机械滚动、冲压和加热的方法，研究人员使超导线运载的电流比常规铜线多达１００倍的地步。制造超导线的公司，包括日本大阪住友电气工业公司、纽约州兰瑟姆磁性材料总公司和在马萨诸塞州韦斯特伯勒的美国超导体公司在内，都说它们每一个星期可以纺织成一公里以上的线。６公里长超导线制成休斯敦的研究人员宣布，６公里长的铋、锶、钙、铜和氧制成的带刚刚缠绕到５０米地下输电电缆中。欧洲电缆巨头皮雷利电缆公司、美国超导体公司和旧金山的电力研究所的工人共同把线缠绕到一根保持超导温度的液氮的空管子上。电力研究所的保罗·格兰特说，这种短的电缆以前是用手工制造的，而“这是在机器上生产的。我们可以用这种方法制作你需要的任何长度超导电线”。延长长度的试验将显示出这些超导线的真正用途是怎样的。高温超导性薄膜已过了试验阶段，因为采用使颗粒在结晶模板上生长的办法，比较容易把它们排列在薄膜中。华盛顿海军研究实验所材料科学和技术研究负责人唐·古布泽说，阻挠大规模商业化的障碍是需要冷却系统。格兰特说，电缆、过滤器和线路仍然需要液氮冷却系统，这些系统必须是不需要维修的，而且为了在市场上取得成功，要使最终用户看不见。