最近大家一定被韩国发现室温常压超导的新闻给刷屏了，连股市也也受到了强烈的振动。人们都知道超导就是导体在特定温度和压力条件下达到0电阻的状态，可以极大地减少电能输送损耗，对于节能有着重要的作用。而对其他方面就所知甚少了。下面我们从三个方面来了解一下超导。一、超导还有什么特性？二、超导的发现历程与理论探索，三、超导的实用价值。
图片来源：超导“小时代”我们大多知道超导的零电阻现象，但对超导体的迈斯纳效应却不熟悉，迈斯纳效应指的是超导体的完全抗磁性，什么意思呢？就是磁力线无法穿过超导材料的内部，它的表现形式就是超导体会在磁场中会悬浮起来。就像韩国发布Lk-99常温超导材料的视频中那样。电阻为0只能用仪器检测呈现，不够直观，但抗磁性却可以用视频来表现。这也是为什么韩国用磁铁悬浮的方式来表现常温超导的原因。
但其实几乎所有的材料都具有抗磁性，当磁场足够强，比如磁场强度20特斯拉时，连普通的青蛙都能悬浮在磁场中。但超导体的抗磁性是完全抗磁性，也就是说一点磁力线也不能穿过，普通磁场就能把超导体悬浮起来。但这种抗磁性并不是我们通常所见的磁铁同性相吸、异性相斥的斥力。从现象上我们就能很明显的区别开来，磁铁只有同性相对时才会产生斥力，一旦翻过来就会啪的一声吸在一起，而超导体无论怎么旋转都会保持悬浮。超导体为什么具有抗磁性呢？是因为超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场抵消了超导体内部的磁场，使超导体内部磁场为0。但这种抗磁性是有一定限度的。当磁场强度超过一定限度，仍可以破坏这种抗磁性。
其实当导体产生超导突变时，还有第三个明显的变化，就是比热容跃变，超导体的比热容一般会突然变大。比如，水的比热容是4.2J/(g·K)，但冰的比热容只有2.05J/(g·K)，与超导比热容的突变是相反的。这一特性不是那么引人注目，媒体也就不会报道这种不能博眼球的科学知识。
下面我们简单了解一下超导的发现过程，首先人们发现普通导体的电阻与温度有一定关联，温度越高电阻越大，温度越低电阻越小。人们就想是不是当温度低到一定程度就没有电阻了呢？这个比较容易理解，温度越高，原子的振动越剧烈，对电子的碰撞就越激烈，就像我们穿过排列整齐的队伍要比杂乱的队伍容易得多一样。可是从理论上只要不是绝对0度电阻就不会为0，而绝对零度是不可能达到的，只存在理想之中。也有人想，是不是温度低了电子也会被冻住？温度越低电阻反而会反向增大。实践是检验真理的唯一标准，把导体降到绝对0度附近验证一下不就行了吗？
可要想实现超低温也不是容易的事。这就用到了空调的原理，也就是逆卡诺循环。我们知道普通空调可以制出0摄氏度左右的冷空气，冰箱可以达到零下25度，二氧化碳制冷可以达到零下50度，氮气沸点是77K，氦气沸点只有4.2K。这都是由于不同制冷剂的蒸发温度不同。于是人们就可以一级为低一级的制冷剂创造较低的冷凝环境温度，一级一级的实现更低的温度。最终荷兰莱顿大学的卡末林.昂尼斯创造了4K以下的超低温技术，这个温度可以让氦气冷凝为液体。为了避免杂质影响，他们利用蒸馏法制作出了纯度达99.%的汞，于是验证奇迹的时刻来到了，年4月8日，当温度达到4.2K的时候，奇迹出现了，电阻从0.1欧直接降到了0欧姆，而不是渐变。人们的猜测都错啦!
既然已经有了实践，人们要做的就是为这个事实寻找理论依据。为什么会产生超导或超导的产生的原理。现在被广泛认同的是巴丁领导的包括施隶弗和库珀的三人小组完成的BCS超导理论。BCS理论的核心思想在于：两个动量相反、自旋相反的电子，可以通过交换原子晶格振动量子——声子而产生间接吸引相互作用，从而组成具有能隙的低能稳定态——超导态。简单说就是当电子成对以后，一个电子碰撞损失而传递给原子核的能量总会被返还给另一个电子，从而使总能量不变，不会中途损耗。打一个不恰当的比喻，一组人行进在一条公路上，他们的任务是把钱从A地运到B地。但在运送的过程中无法避免丢失，如果远的话，到终点时钱就丢没了。现在他们想了一个办法，男女搭配结成对子，在运送的过程中前面的丢了钱，后面的负责拣起来，到终点时钱的总数就不会减少。这个理论听上去很不可思议，但用此理论所做的预言却完美契合实际，有很强的预言和指导作用。这个思想是库珀想出来的，因此这种理论中的电子对也叫库珀对。
当然现在来看，BCS理论只能解释常规超导，也就是极低温度下的超导现象。高温超导并不适用。其实科学界把高于麦克米兰极限的40K（-.15℃）超导体均称为高温超导体。当达到77K(常压下氮气的沸点温度)以上，则超导体的使用成本就能大大降低，因为氦气不仅沸点温度极低，而且氦元素本身就很稀缺，氢气太容易爆炸极度危险，一般不敢用。
明白了原理，人们就试图找到更多的超导体。找到超导体挺难吗？其实也不难，不完全统计，在人类发现的15万种无机化合物中属于超导体的就有2万多种。可见，超导现象是普遍存在于各类材料之中的，包括金属单质、合金、化合物、有机、纳米材料等诸多形态。科学家甚至有一个信念——只要温度足够低、压力足够大，任何材料都可以成为超导体，难就难在常温常压超导体不容易找到。韩国可能发布的常温常压超导体之所以令人震惊，就是因为到现在为止，我们发现的常压下的超导体都是低温的，最高也仅有达到K的HgBa2Ca2Cu3O8+δ。其实最近几年，高温超导屡有报道，但必须要附加另外一个更苛刻的条件，那就是超高压，动辄百万大气压，更难在工程实际中应用。
但有些科学研究会带来巨大收益，人们会不计成本来实施。现在实际使用的超导大多是利用低温来实现超导。比如建在瑞士的世界最大的粒子加速器。隧道长度达到27公里。就需要用超导材料在低温超导条件下实现大电流，形成超强磁场，以加速粒子达到逼近光的速度，产生巨大的能量撞碎原子核以制造基本粒子。世界首条35千伏超导电缆于年1月在我国上海落成输电，利用超导体零电阻的特性来进行无损耗大电流输电，长度1.2公里、电流A。它使用的是零下℃的液氮。电缆是带状的，每根0.4毫米，一根电缆由30条超导带组成。“人造太阳”托卡马克核聚变装置，也是用超导体在低温下通上强大电流，形成强磁场以约束核聚变物质。但核聚变的高温很容易使创造出来的低温环境失效，从而使线圈失去超导电性，也就无法连续运行，也是核聚变发电一直没达到使用价值的原因。超导还可以用于核磁共振检测，使成像精度大大提高，如果用于扫描大脑活动，或许将来就能解开大脑运行的神秘面纱。超导还可以用于滤波等很多方面功能，不一而足。
总之，超导是电与磁的盛宴，不仅可以用于输电节能，在磁的扩展应用方面更能大放异彩。因此常温常压超导的研究在科研、社会、经济等各领域具有全方位的极重大的价值，也正吸引着世界无数科研工作者前赴后继、勇攀高峰。