从7月22日“韩国宣布发现室温超导”开始，经过近半个多月的全球媒体的狂轰滥炸，从震动科技圈到搅动金融市场，上到官员大亨，下到贩夫走卒，无不在讨论着一个他们可能以前从来都没听说过的词汇-超导体，在未知中争相盼着新一次科技革命的到来。与此同时，全球各国相关研究人员也迅速展开重复实验。直到上周，中国、美国、俄罗斯、印度、新加坡等多国实验室的“复现”结果接踵而来，才一步步揭开韩国这次发现的神秘面纱，目前诸多结果表明并没有达到如韩国所宣传的那样神乎其神，室温超导的探究依旧是一条漫漫长路。但经此一遭，让世人逐渐对于超导体充满了无限的好奇，这是一个据说可以重新定义和改变我们所生活的这个世界的材料，成千上万篇新闻或者视频都只是在说着如果实现了它能给我们的生活带来什么改变，但很少有说到底是什么呢？今天小编将和大家一起详细了解下关于它的故事。
在1911年，荷兰物理学家海克·卡末林在温度4.2K（-268.97℃）时用液氦冷却汞时发现汞的电阻为零，发现了超导电性规律。
1933年，菲尔德和迈斯纳发现超导体冷却达到转变温度时，不仅电阻完全消失，还会出现抗磁性：磁感线从超导体中排出，不能通过超导体。
1957年，约翰·巴丁、利昂·库珀和罗伯特·施里弗提出了著名的BCS理论，解释了超导现象的微观机制。他们认为，超导性是由于电子在超导体中形成了一对被称为库珀对的粒子对。
在20世纪50年代和60年代，研究人员发现了许多低温超导体，如铅、锡、铝等。这些超导体的超导转变温度很低，通常在几个开尔文度以下。
1973年，科学家发现了保持了近十三年记录、超导转变温度为32.4K（-249.92℃）的超导合金——铌锗合金。
1986年，美国贝尔实验室研究出了打破夜氢40K的温度障碍，临界温度为40K（-235.15℃）的超导材料。
1987年，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤陆续把钇-钡-铜-氧转变温度提高到了90K（-185.15℃），从而发现了高温超导体材料，打破了液氮77K的“温度堡垒”。
1988年，日本实现了液氮温区超导体的理想，研发出了转变温度为110K（-165.15℃）的超导材料Bi-Sr-Cu-O，解决了困扰科学界多年的问题。
超导热从高温超导材料被发现以后席卷全球。转变温度达零下150.15℃的铊系化合物超导材料和转变温度达零下140.15℃的汞系化合物超导材料相继被发现，高压条件下的汞转变温度能达到“恐怖”的164K（-111.15℃）。
进入21世纪后，2007年2月，日本东京工业大学细野秀雄教授和其合作者发现了转变温度为零下251.15℃的氟掺杂镧氧铁砷化合物。
2008年3月25日和3月26日，中国科技大学陈晓辉研究组和中国物理所研究组发现了突破麦克米兰极限温度，转变温度为零下233.15℃的非传统超导材料。
在近100年的超导材料发展历史中，已经有10位科学家凭借杰出的研究获得了诺贝尔物理学奖。这些发展里程碑推动了超导材料领域的进展，从传统的低温超导体到高温超导体的发现，以及对超导机制的深入理解。
超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。当把某种材料降到某个特定温度以下的时候，电阻突降为零，同时所有外磁场磁力线被排出材料外，导致体内磁感应强度为零，即同时出现零电阻态和完全抗磁性。这种状态下，即为材料进入超导态，这种材料就是超导材料。因此，从上述定义可以看出同时具有完全导电性、完全抗磁性和宏观量子效应三大基本特性的材料才能被称之为超导材料，这也是作为判断韩国LK-99是否为超导材料的衡量依据。
超导材料分为低温超导材料和高温超导材料及室温超导材料：
1）低温超导材料：具有低临界转变温度(Tc<25K=在液氦温度条件下工作)的超导材料，分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌)，Tc为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体，Tc在9K以上。低温超导材料一般都需在昂贵的液氦环境下工作，由于液氦制冷的方法昂贵且不方便，故低温超导体的应用长期得不到大规模的发展。
2）高温超导材料：通常指其超导转变温度在 25 K（即零下248 度)以上的超导材料。具备实用价值的主要包括Bi-Sr-Ca-Cu-0，BSCCO在内的铋系材料，Tc=110K；还有Y-Ba-Cu-0，YBCO在内的钇系材料，Tc=92K；以及Tc=39K的MgB2超导材料和铁基超导材料等。
3）室温超导材料：相比于高温超导而言，室温超导可以看作是“超高温超导”，唯有将超导体的超导转变温度提高至室温，才能有效降低这项技术的成本，从 而使其发挥出应有的价值。目前仍处于探索阶段，在超高压条件下合成的部分超导材料的临界温度已经接近室温水平,但苛刻的制备条件阻碍了材料的大规模应用。
超导材料Tc发展历史
从这次席卷全球舆论狂潮，就可以看出，超导材料已然成为21世纪具有战略意义的国之重器，是各国科技革命的突破重点。超导技术的突破性进展和广泛应用，将引起一场新的技术革命，并对科技、经济、军事乃至社会发展产生不可估量的影响。超导技术的应用范围十分广阔，在输电、电机、交通运输、航天、微电子、电子计算机、通信、核物理、新能源、生物工程、医疗以及军事装备等领域，都已展现出灿烂夺目的前景。
1）超导磁体：可以实现常规导体材料无法实现的磁场强度、磁场梯度和磁场均匀度。比如核磁共振成像（MRI），已被广泛地应用于医疗检测、诊断之中，成为最为精确的医学检测手段之一。几乎世界上所有的用于重大科学研究工程的高强磁场，譬如各类粒子加速器、各类高能粒子对撞机、以及目前多国参与的国际热核聚变实验堆（ITER）的磁场，都离不开超导磁体。另外，还有各式各样的超导磁体被应用于检测仪器、各类实验装置、晶体生长等其他许多方面。
2）超导电缆：利用超导材料制成很细的导线，在无需变电所和变压器等配电设备下输电，免去由于常规输电造成的10%以上电力损失(送电、变电、配电等每一步都存在电阻，使一部分电能转化成热量而白白浪费)，电费开支节省15%以上。电能在传输过程中损耗很大，超导电缆的优势在于电能在输送过程中可以最大限度地降低损耗，仅为传输功率的0.5%，而常规电线电缆的损耗要达到10%。超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术，可有效解决能源短缺的问题。
3）超导电机：重量轻、紧凑性好，在风力发电机中特别具有优势。超导电机采用超导材料替代常规电机的转子。采用超导材料后，大大减少了金属的使用量，降低了成本，效率高、性能好以及巨大的市场潜力驱动着超导电机的发展。
4）磁悬浮：由超导线圈制作的磁悬浮机构可以产生比传统磁悬浮机构大得多的悬浮力。超导线圈因为无电阻不会产生焦耳损耗，在磁悬浮轨道交通系统中使用超导电磁线圈不但可以产生更大的悬浮力和驱动力，而且更加节能、环保。将来的轮船、汽车也可以用超导电动机开动。如果用超导电动汽车来代替燃油汽车，那么全世界一年可节省数以亿吨的化石燃料。
5）超导储能装置：将能量储存为电磁能，无需能量转换、直接储能，转换效率高，响应速度快，功率密度大。用于电网时，超导储能可以调节电网的负荷，低谷时储藏电能，高峰时释放电能，电力输入超导线圈中，电流可在里面长期流动而几乎不损耗电能。超导体约束的等离子体可以引起核聚变以实现受控热核反应，为解决能源危机发挥重大作用。
6）超导计算机：用超导芯片(约瑟夫森器件)代替普通芯片制成超导计算机，可以大大提高运算速度，减小计算机体积，而且元件不发热、功耗非常小、无故障、高效率运行时间要长得多。
7）超导通信：利用超导线路传递数据的速率高达每秒1亿次，可供1500万部电话机同时通话，比现有光纤通信的通信速率还快100倍。
8）超导量子干涉仪：用超导器件制成的极其精密的超导量子干涉仪，可测出极其微弱的电磁波，被广泛用到电子工业中。超导量子干涉仪不但能探测出埋在地下的矿物，也能探测出人脑的高级神经活动，揭开人类大脑思维活动的奥秘。利用超导原理制造的新型红外探测器、超导磁强针 、 超导重力仪、超导滤波器及各种微波器件，将广泛应用于航空航天事业、地震预报、地质勘探及天文学领域。利用超导体的完全抗磁性可制造新型回旋加速器，把人们的视觉和感观延伸到微观世界深处，揭开物质起源、生命起源的奥秘。
当然以上仅是对超导现阶段已经应用或者将来可能应用领域的介绍，由此可知如果超导材料大量应用于日常生活，我们的世界是真的将迎来一次史无前例的科技革命！
通过前面我们了解到，其实超导材料不是一个横空出世的新概念，而是已经有上百年的历史了，而且它的重要性也不言而喻，我们国家的科研工作者自当不甘落后。
在1980年代，在中科院物理所赵忠贤老师为代表的团队带领下，中国很快发现了90K（-183.15℃）以上铜氧化物高温超导现象，打破了传统超导体的转变温度一般不能超过40K（-233.15℃）的上限。赵忠贤研究团队凭借卓越成果，获得了1989年国家自然科学一等奖。
在“十五”期间，国家 863 计划设立了“超导材料与技术专项” (简称超导专项)，，重点支持超导应用技术的研究开发。这充分体现了国家对超导这一战略性高技术的高度重视，这不仅是对我国超导领域研究开发十几年来工作的肯定，也是针对我国高技术中长期发展的一项重要的战略性决策。超导专项根据国际技术的发展情况和我国的工作基础，以市场需求为导向，依照“面向应用、突出重点”的实施原则，以高温超导电缆、高温超导限流器、移动通信用高温超导滤波器子系统 3 个具有重大应用前景的产品为突破口，在超导材料技术、超导强电应用技术、超导弱电应用技术 3 个方面开展工作。
2002年12月31日，由中国铁建承建的世界首条磁浮运营线——上海磁浮列车示范运营线通车运营。
2004年，中国第一组超导电缆系统正式并网。我国成为继美国、丹麦之后，全球第三个将超导电缆投入电网运行的国家。
2008年，赵忠贤团队将铁基超导体的临界温度提高到了55 K（-218.15℃），推动中国高温超导研究走在世界最前沿。当年美国《科学》以“新超导体将中国物理学家推到最前沿”为题发表述评，肯定了中国物理学家开展的富有重要影响的领先性工作。
自此，很多新的铁基超导材料、包括超导机理方面的物性研究，均由中国科学家率先开展。据中国科学院物理研究所研究员罗会仟介绍，直至今日，中国在超导基础研究领域，即材料和机理方面，都处在全球前列。
2013年，国内首套30米、35千伏低温绝缘高温超导电缆挂网运行，标志着中国在实用低温绝缘高温超导电缆技术中获得突破。
2014年1月，以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎和方忠为代表的中国科学院物理研究所和中国科学技术大学研究团队凭借“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”，获2013年度国家自然科学一等奖。
2014年，吉林大学马琰铭团队预言在160 万个大气压下，硫化氢(H2S)可变为超导体，超导临界温度为80 K；吉大另一团队崔田研究组预言H2S-H2化合物在高压下可能实现191-204 K 的高温超导。
2016年9月，在美、日、欧等国家的铁基超导线制备还处于米级水平之际，中科院电工研究所研究员马衍伟团队成功研制国际首根100米量级铁基超导长线。这是铁基超导材料从实验室研究走向产业化的新的里程碑。
2021年1月，世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线，设计时速620千米。
2021年12月，全球首条超公里级高温超导电缆商业化示范段在上海正式投运，标志着中国超导输电应用迈入全球领先行列。
2023年7月12日晚上11时，国际顶刊《自然》杂志（Nature）刊登中山大学王猛教授团队主导的科学成果：首次发现液氮温区镍氧化物超导体。这是中国科学家在全球率先发现的全新高温超导体系，是人类目前发现的第二种液氮温区非常规超导材料，被视作基础研究领域“从0到1”的突破。这个成果可是能够达到诺奖级别，是能够完全重复结果的重大发现。
中山大学王猛教授展示镍氧化物La₃Ni₂O₇单晶
无论是科研界还是产业界，我们国内的科研工作者都在不断奋发前进，在这个改变未来世界的前沿领域，并没有落后其他国家太多，甚至晋升到世界前列。
目前，全球超导第一大技术来源国为中国，中国超导专利申请量占全球超导专利总申请量的82.83%;其次是美国，美国超导专利申请量占全球超导专利总申请量的6.65%。日本和欧洲虽然排名第三和第四，但是与排名第一的专利申请量差距较大。从2010-2021年，中国超导专利申请数量始终领先。
自从超导现象被发现以来，人们就开始想象各种各样的超导材料应用在实际生活中的场景。超导现象有多种优良的性能，毫无疑问，这必将给人们带来翻天覆地的变化，也很可能是第四次科技革命的开始。超导材料的应用不仅能提高工作效率，在现在这个能源越来越紧缺的时代，超导材料也必然能使资源得到大大节约，减少大量的污染。超导材料不仅是过去、现在的研究热点，也是将来的研究热点。随着超导体研究日新月异的变化，超导材料必将深刻影响科学发展和人们的生活。而超导材料仅仅只是万千材料中的一种就有如此大的作用，可见材料才是促进人类社会进步的基石。
经此一番，是否增加了你对材料学更多的兴趣呢？材料种类丰富多样，按照不同的标准会有不同的分类，如金属材料、无机材料、高分子材料等等，每一种材料都具有与众不同的性质，面对古往今来的万千种材料，简直让人眼花缭乱。如果作为相关研究领域的人员选材，更是不知从何处下手。那么此时不要心急，如果想要深入了解更多的材料信息数据，可以到当前国内最大的材料数据平台晓材Matmole数据库中一搜你心中所想，必然会有所得。晓材Matmole将大数据技术与科学领域专业知识深度结合，囊括全球事实性材料科学数据140万余条，是国内材料数据库的先驱，包含了焊材、离子液体、晶体、材料性能、无机非金属、相图、纳米、表面处理、高分子、腐蚀、金属等领域的相关数据，为在校师生学习、实验和创新科研提供一站式数据检索服务。详情可以访问网页端
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参考来源：
1.超导材料行业专题报告：聚焦技术进展带来的超导产业化提速.中信证券，2023。
2.《中国高温超导材料及应用发展战略研究》. 中国工程院化工、冶金与材料工程学部,2008。
3.互联网数据整理。
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