超导的昨天、今天和明天
武汉大学电气工程学院
?超导的历史
?超导的基本特性
?超导的应用
1911年超导电性的发现
1908年荷兰物理学家 Heike Kamerlingh
Onnes经过长期努力, 使最后一种, 永
久气体, 氦气 (He)液化 。 1911年 Onnes
在研究金属电阻随温度变化规律时发现,
当温度降低时, 汞 （ Hg） 的电阻先是平
稳地减小, 而在 4.2K附近, 电阻突然降
为零 。
由于他的这一发现获得了 1913年的诺
贝尔奖 。 Onnes在诺贝尔领奖演说中指
出：低温下金属电阻的消失, 不是逐渐
的, 而是突然的,, 水银在 4,2K进入
了一种新状态, 由于它的特殊导电性能,
可以称为超导态,
1933年超导完全抗磁性的发现
?1933年, 荷兰的迈斯纳和
奥森菲尔德共同发现了超
导体的另一个极为重要的
性质, 当金属处在超导状
态时, 超导体内的磁感应
强度为零, 原来存在于体
内的磁场 （ 磁力线 ） 被排
挤出去 。 人们将这种现象
称之为, 迈斯纳效应, 。
1957年超导量子理论 — BCS理论
1957年, 美国伊利诺斯大学巴丁, 库柏, 施瑞弗提出了
正确解释超导现象的量子理论, 称为 BCS理论, 正常金属
中的电阻是由于电子被晶格散射导致电子动量变化产生的 。 在超导态中, 一
旦加上外电场, 所有电子对都获得相同的动量, 发生高度有序的运动 。 由于
库柏对的总动量守恒, 当电子对中的一个电子受到晶格散射动量发生改变时,
电子对中的另一个电子必然发生相反的动量改变 。 所以晶格既不能加快, 也
不能减慢电子对的运动, 其宏观表现就是电阻为零 。 应该注意, 并不是所有
的传导电子在超导态下都能结合为库柏对 。 在 T≠ 0 K时, 总存在着一些以通
常方式在晶体中运动的, 正常, 电子 。 温度越高, 库柏对被破坏得越多, 超
导体中, 正常, 电子的比例越大 。 在温度上升到临界温度 Tc时, 所有的库柏
对都被破坏, 超导能隙减小到零物质过渡到正常态 。 BCS理论不但能解释超
导态的零电阻现象, 而且对迈纳斯效应, 超导体比热, 临界磁场的计算与实
验结果相符 。 巴丁, 库柏, 施瑞弗获得了 1972年诺贝尔物
理奖 。
1972年诺贝尔物理奖获得者：巴丁、库柏、施瑞弗
John Bardeen Leon Cooper John Schrieffer
巴丁 库柏
施瑞弗
1962年约瑟夫森效应
?1962年仅 20多岁的剑桥大学实验物理研究生
约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超
导体能隙性质时，发现超导体的 超导隧道效
应 。 在玻璃衬板上镀一层超导金属膜，使其上形成厚度
很薄的绝层，在氧化层上再镀上一层超导金属膜，就得到一
个超导 — 绝缘 — 超导 (S— I— S)结，称为约瑟夫森结或超导
结。理论和实验都证明，当绝缘层厚度在 10?左右时，库柏
对由于隧道效应穿过势垒后仍保持配对状态，即绝缘层中出
现少量超导电子，具有了弱超导电性。宏观上表现为在绝缘
层中可以无阻地通过几十微安到几十毫安的电流而在 S— I—
S结两端并无电压降落。这个现象叫做约瑟夫森效应。
1986-今 高温超导体的发现
人类的梦想：液氦温区的超导体 ?液氮温区的高温超导材料
1986年初高温超导研究取得了突破性的发展, 物理学家 Mueller
和 Bednorz发现了高温铜氧化物超导体 La2-xBaxCuO4,超导临界温度
达 40K.
? 1987年 2月, 美国华裔科学家 朱经武 和中国科学家 赵忠贤 相继在
钇 YBa2Cu3O7系材料上把超导临界温度提高到 90K以上, 液氮的禁区
（ 77K） 也奇迹般地被突破了 。
? 1987年底, Tl-Ba-Ca-Cu-O系材料又把临界超导温度的记录提高到
125K。
? 随后的几年,高温超导临界温度迅速提高,
? 已达到 160K,并向更高的温度进军
具有超导电性的元素
历史进程
超导的基本特性
? 零电阻特性
? 完全抗磁性
? 约瑟夫森效应
? 临界温度 Tc
? 临界电流密度 Jc
? 临界磁感应强度 Bc
?★ 大电流应用 （ 强电应用 ）, 超导发电机,
超导电缆, 超导限流器, 超导储能, 超导磁分离装
置
?★ 电子学应用 （ 弱电应用 ）, 超导计算机,
超导量子干涉器 等
?★ 抗磁性应用,磁悬浮列车 和 超导托卡马克 等
?★ 生物医学中的应用,核磁共振成像, 医用超导
磁体等
?★ 军事上应用
超导材料的应用
?超导发电机 在电力领域，利用超导线圈磁体可以将
发电机的磁场强度提高到 5万～ 6万高斯，超导发电机的单机
发电容量比常规发电机提高 5～ 10倍，达 1万兆瓦，而体积却
减少 1/2，整机重量减轻 1/3，发电效率提高 50％。
300KW超导单极 300发电机
超导电缆
? 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器, 从而把
电力几乎无损耗地输送给用户 。 据统计, 目前的铜或铝导
线输电, 约有 15%的电能损耗在输电线路上, 光是在中国,
每年的电力损失即达 1000多亿度 。 若改为超导输电, 节省
的电能相当于新建数十个大型发电厂
超导导线 (含 2120根微
米 直径 之 铌钛 合金 )
电缆芯、低温容器、终端和冷
却系统四个部分高温超导电缆
的国际市场在 2010年左右可望
达到 15亿美元
铋系高温超导直流电缆
超导变压器 超导电机超导限流器
是利用超导体的超导 /正常态
转变特性，有效限制电力系统故障短路电流，能够快
速和有效地达到限流作用的一种电力设备。作用,1.
增强电力系统的安全性； 2,增加电力系统的可靠性；
3.提高电力质量； 4,能够与现有的电力系统保护设施
兼容； 5,通过调节允许的电流峰值增加电力系统的灵
活性； 6,减少电力系统线路中的断路器和熔断器的使
用，延缓电力设备的更新以降低成本； 7,提高系统的
运行容量。
专家们预言，就高温超导体在电力系统中的应用
而言，最先得到实际应用的将可能是超导限流器。并
预计，超导限流器的国际市场在 2010年左右将可望达
到 35亿美元超导限流器
超导储能超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再
将电磁能返回电网或其它负载的
一种电力设施。 一般由超导线圈、
低温容器、制冷装置、变流装置
和测控系统几个部件组成。
优点：
1.可长期无损耗地储存能量，其
转换效率可达 95%；
2.可通过采用电力电子器件的
变流器实现与电网的连接，响应
速度快（毫秒级）；
3.由于其储能量与功率调制系
统的容量可独立地在大范围内选
取，可建成所需的大功率和大能
量系统；
4.除了真空和制冷系统外没有
转动部分，使用寿命长；
5.在建造时不受地点限制，维
护简单、污染小。
目前美国、日本、德国等一些发达
国家在超导储能装置方面的研究上
投入了大量的人力和物力，并且有
许多在建的超导储能装置。据预测，
到 2010年全世界对超导储能装置的
需求将在 15亿美元左右。
超导 磁分离装置
? 这里介绍的是将弱磁矿物和磁导率更低的材料
相分离的磁选矿装置．磁分离力由磁场强度及
梯度的乘积给定,超导 磁分离机沿高梯度磁分
离和开式梯度磁分离两个方向发展．前者典型
的是有一个螺线管磁体，产生一个恒定磁场，
其中通过填充纤维状磁性材料，造成局部的磁
场梯度．开式磁分离系统，由于磁力最大的区
域正好位于低温容器的绝热层附近，液氮容器
的绝热层间隙小，又能处理较大的热损，所以
分离效率会明显提高．基本建设和运行费都可
以降低 20%左右，因此将会刺激今后的发展．
超导托卡马克
? 利用超导体产生的巨大磁场，应用于受控制热核反应。核聚变反应
时，内部温度高达 1亿～ 2亿 ℃,没有任何常规材料可以包容这些物
质。而超导体产生的强磁场可以作为, 磁封闭体,,将热核反应堆
中的 超高温等离子体 包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控
核
中国科学院合肥等离子体物理研究所 超
导托卡马克 HT-7巨大的电感线圈原子弹爆炸蘑菇云
聚变能源成为 21世纪前
景广阔的新能源。
超导计算机
? 高速计算机要求集成电路芯片上的元件
和连接线密集排列, 但密集排列的电路
在工作时会发生大量的热, 而散热正是
超大规模集成电路面临的难题 。 如果超
大规模集成电路中元件之间的互连线用
零电阻或接近零电阻的, 不发热或仅微
发热的超导器件来制作, 则不存在散热
问题, 亦更能提高计算机的运算速度 。
此外, 也有人考虑用半导体和超导体来
制造晶体管 （ 目前正在探索之中 ）, 或
完全用超导体来制作晶体管 （ 目前这一
工作还处在最基础的研究阶段, 能否制
造出可以工作的器件还有待观察 ） 。
超导量子干涉器 (SQUID)
? 由超导约瑟夫森 (Josephson)结制成的超导量子干涉器 (SQUID)磁强计是极其灵敏
的磁场探测仪器, 它可以分辨相当于十亿分一的地磁场变化, 广泛用于科学研究,
生物磁 (脑磁, 心磁 ),无损探伤及大地电磁测量等领域 。 是高温超导体最早走向
实用化的领域之一 。 利用超导材料做成的探矿仪器, 装在飞机甚至卫星上, 可以
大面积地探测某些矿藏的分布 。 北京大学物理系和中科院物理所经过几年的努力,
已研制成功工作于液氮温度的高温 SQUID,该仪器的性能指标已满足实际应用的要
求 。 1998年我国的几家单位与德国的科学工作者成功地进行了大地测量用 SQUID磁
强计系统的野外实验 。 证明了目前研制成功的高温 SQUID系统已经成熟, 伴随着数
据处理软件的完善和仪器操作系统的进一步简化, 高温 SQUID将可能逐步取代瞬变
电磁法大地电磁测量的感应探头, 并得到较大范围的应用 。 高温超导 (HTS)SQUID
另一项引人注目的课题是 HTS扫描 SQUID显微镜 。 美国 Neocera公司正研制和销售这
种系统 。
抗磁性应用
超导 磁悬浮 列车
超导材料的另一重要特征是具有完
全的抗磁性 。 若把超导材料放在一块永久
磁体之上, 由于磁体的磁力不能穿过超导
体, 磁体和超导体之间就会产生斥力, 使
超导体悬浮在磁体上方 。 利用这种磁悬浮
效应可以制作高速超导磁悬浮列车 。 在列
车车轮旁边安装小型超导磁体, 在列车向
前行驶时, 超导磁体则向轨道产生强大的
磁场, 并和安装在轨道两旁的铝环相互作
用, 产生一种向上浮力, 消除车轮与钢轨
的摩擦力, 起到加快车速的作用 。 高温超
导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本 。
超导在运载上的其他应用可能还有用作轮
船动力的超导电机, 电磁空间发射工具及
飞机悬浮跑道 。
德国磁悬浮列车
1999年４月，日本研制的超导磁悬浮列车时速已达
552公里，创世界铁路时速最高纪录。实验性行驶
西南交通大学研制成功的超导磁悬
浮列车，最高设计时速达 500公里
2002年 4月 5日我国第一条磁悬浮列车试
验线在长沙建成通车，设计时速 150公里
? 超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术，可分辨
早期肿瘤癌细胞等，还可做心电图，脑磁图、肺磁图，研究
气功原理等。利用超导体介子发生器可以治疗癌症，利用超
导磁体可以治疗脑血管肿瘤 。
生物医学中的应用－核磁共振成像技术
人
头
颅
核
磁
共
振
成
像
背景磁场达到 10特，
磁场的均匀度高于
10-5和磁场的稳定
度高于 10-7时，可
以得到理想的图像
军事上应用
① 超导计算机,超导计算机应用于 C3I指挥系统，可使作战指挥
能力迅速改善提高；
② 超导探测器,利用超导器件对磁场和电磁辐射进行测量，灵
敏度非常高，可用于探测地雷、潜艇，还可制成十分敏感的磁性
水雷。超导红外毫米波探测器不仅灵敏度高，而且频带宽，探测
范围可覆盖整个电磁频谱，填补现有探测器不能探测亚毫米波段
信号的空白。利用超导器件制造的大型红外焦平面阵列探测器，
可以探测隐身武器，将大大提高军事侦察能力。
③ 大功率发动机,这种发动机具有能量大、损耗小、重量轻、
体积小等优点，可用作飞机、舰艇等的动力装置。
④ 超导储能系统,利用超导材料的高载流和零电阻特性，可
制成体积小、重量轻、容量大的储能系统，用作粒子束武器、自
由电子激光器、电磁炮的能源。
⑤ 超导磁流体推进系统,为水面舰艇和潜艇的提供动力。
武汉大学电气工程学院
?超导的历史
?超导的基本特性
?超导的应用
1911年超导电性的发现
1908年荷兰物理学家 Heike Kamerlingh
Onnes经过长期努力, 使最后一种, 永
久气体, 氦气 (He)液化 。 1911年 Onnes
在研究金属电阻随温度变化规律时发现,
当温度降低时, 汞 （ Hg） 的电阻先是平
稳地减小, 而在 4.2K附近, 电阻突然降
为零 。
由于他的这一发现获得了 1913年的诺
贝尔奖 。 Onnes在诺贝尔领奖演说中指
出：低温下金属电阻的消失, 不是逐渐
的, 而是突然的,, 水银在 4,2K进入
了一种新状态, 由于它的特殊导电性能,
可以称为超导态,
1933年超导完全抗磁性的发现
?1933年, 荷兰的迈斯纳和
奥森菲尔德共同发现了超
导体的另一个极为重要的
性质, 当金属处在超导状
态时, 超导体内的磁感应
强度为零, 原来存在于体
内的磁场 （ 磁力线 ） 被排
挤出去 。 人们将这种现象
称之为, 迈斯纳效应, 。
1957年超导量子理论 — BCS理论
1957年, 美国伊利诺斯大学巴丁, 库柏, 施瑞弗提出了
正确解释超导现象的量子理论, 称为 BCS理论, 正常金属
中的电阻是由于电子被晶格散射导致电子动量变化产生的 。 在超导态中, 一
旦加上外电场, 所有电子对都获得相同的动量, 发生高度有序的运动 。 由于
库柏对的总动量守恒, 当电子对中的一个电子受到晶格散射动量发生改变时,
电子对中的另一个电子必然发生相反的动量改变 。 所以晶格既不能加快, 也
不能减慢电子对的运动, 其宏观表现就是电阻为零 。 应该注意, 并不是所有
的传导电子在超导态下都能结合为库柏对 。 在 T≠ 0 K时, 总存在着一些以通
常方式在晶体中运动的, 正常, 电子 。 温度越高, 库柏对被破坏得越多, 超
导体中, 正常, 电子的比例越大 。 在温度上升到临界温度 Tc时, 所有的库柏
对都被破坏, 超导能隙减小到零物质过渡到正常态 。 BCS理论不但能解释超
导态的零电阻现象, 而且对迈纳斯效应, 超导体比热, 临界磁场的计算与实
验结果相符 。 巴丁, 库柏, 施瑞弗获得了 1972年诺贝尔物
理奖 。
1972年诺贝尔物理奖获得者：巴丁、库柏、施瑞弗
John Bardeen Leon Cooper John Schrieffer
巴丁 库柏
施瑞弗
1962年约瑟夫森效应
?1962年仅 20多岁的剑桥大学实验物理研究生
约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超
导体能隙性质时，发现超导体的 超导隧道效
应 。 在玻璃衬板上镀一层超导金属膜，使其上形成厚度
很薄的绝层，在氧化层上再镀上一层超导金属膜，就得到一
个超导 — 绝缘 — 超导 (S— I— S)结，称为约瑟夫森结或超导
结。理论和实验都证明，当绝缘层厚度在 10?左右时，库柏
对由于隧道效应穿过势垒后仍保持配对状态，即绝缘层中出
现少量超导电子，具有了弱超导电性。宏观上表现为在绝缘
层中可以无阻地通过几十微安到几十毫安的电流而在 S— I—
S结两端并无电压降落。这个现象叫做约瑟夫森效应。
1986-今 高温超导体的发现
人类的梦想：液氦温区的超导体 ?液氮温区的高温超导材料
1986年初高温超导研究取得了突破性的发展, 物理学家 Mueller
和 Bednorz发现了高温铜氧化物超导体 La2-xBaxCuO4,超导临界温度
达 40K.
? 1987年 2月, 美国华裔科学家 朱经武 和中国科学家 赵忠贤 相继在
钇 YBa2Cu3O7系材料上把超导临界温度提高到 90K以上, 液氮的禁区
（ 77K） 也奇迹般地被突破了 。
? 1987年底, Tl-Ba-Ca-Cu-O系材料又把临界超导温度的记录提高到
125K。
? 随后的几年,高温超导临界温度迅速提高,
? 已达到 160K,并向更高的温度进军
具有超导电性的元素
历史进程
超导的基本特性
? 零电阻特性
? 完全抗磁性
? 约瑟夫森效应
? 临界温度 Tc
? 临界电流密度 Jc
? 临界磁感应强度 Bc
?★ 大电流应用 （ 强电应用 ）, 超导发电机,
超导电缆, 超导限流器, 超导储能, 超导磁分离装
置
?★ 电子学应用 （ 弱电应用 ）, 超导计算机,
超导量子干涉器 等
?★ 抗磁性应用,磁悬浮列车 和 超导托卡马克 等
?★ 生物医学中的应用,核磁共振成像, 医用超导
磁体等
?★ 军事上应用
超导材料的应用
?超导发电机 在电力领域，利用超导线圈磁体可以将
发电机的磁场强度提高到 5万～ 6万高斯，超导发电机的单机
发电容量比常规发电机提高 5～ 10倍，达 1万兆瓦，而体积却
减少 1/2，整机重量减轻 1/3，发电效率提高 50％。
300KW超导单极 300发电机
超导电缆
? 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器, 从而把
电力几乎无损耗地输送给用户 。 据统计, 目前的铜或铝导
线输电, 约有 15%的电能损耗在输电线路上, 光是在中国,
每年的电力损失即达 1000多亿度 。 若改为超导输电, 节省
的电能相当于新建数十个大型发电厂
超导导线 (含 2120根微
米 直径 之 铌钛 合金 )
电缆芯、低温容器、终端和冷
却系统四个部分高温超导电缆
的国际市场在 2010年左右可望
达到 15亿美元
铋系高温超导直流电缆
超导变压器 超导电机超导限流器
是利用超导体的超导 /正常态
转变特性，有效限制电力系统故障短路电流，能够快
速和有效地达到限流作用的一种电力设备。作用,1.
增强电力系统的安全性； 2,增加电力系统的可靠性；
3.提高电力质量； 4,能够与现有的电力系统保护设施
兼容； 5,通过调节允许的电流峰值增加电力系统的灵
活性； 6,减少电力系统线路中的断路器和熔断器的使
用，延缓电力设备的更新以降低成本； 7,提高系统的
运行容量。
专家们预言，就高温超导体在电力系统中的应用
而言，最先得到实际应用的将可能是超导限流器。并
预计，超导限流器的国际市场在 2010年左右将可望达
到 35亿美元超导限流器
超导储能超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再
将电磁能返回电网或其它负载的
一种电力设施。 一般由超导线圈、
低温容器、制冷装置、变流装置
和测控系统几个部件组成。
优点：
1.可长期无损耗地储存能量，其
转换效率可达 95%；
2.可通过采用电力电子器件的
变流器实现与电网的连接，响应
速度快（毫秒级）；
3.由于其储能量与功率调制系
统的容量可独立地在大范围内选
取，可建成所需的大功率和大能
量系统；
4.除了真空和制冷系统外没有
转动部分，使用寿命长；
5.在建造时不受地点限制，维
护简单、污染小。
目前美国、日本、德国等一些发达
国家在超导储能装置方面的研究上
投入了大量的人力和物力，并且有
许多在建的超导储能装置。据预测，
到 2010年全世界对超导储能装置的
需求将在 15亿美元左右。
超导 磁分离装置
? 这里介绍的是将弱磁矿物和磁导率更低的材料
相分离的磁选矿装置．磁分离力由磁场强度及
梯度的乘积给定,超导 磁分离机沿高梯度磁分
离和开式梯度磁分离两个方向发展．前者典型
的是有一个螺线管磁体，产生一个恒定磁场，
其中通过填充纤维状磁性材料，造成局部的磁
场梯度．开式磁分离系统，由于磁力最大的区
域正好位于低温容器的绝热层附近，液氮容器
的绝热层间隙小，又能处理较大的热损，所以
分离效率会明显提高．基本建设和运行费都可
以降低 20%左右，因此将会刺激今后的发展．
超导托卡马克
? 利用超导体产生的巨大磁场，应用于受控制热核反应。核聚变反应
时，内部温度高达 1亿～ 2亿 ℃,没有任何常规材料可以包容这些物
质。而超导体产生的强磁场可以作为, 磁封闭体,,将热核反应堆
中的 超高温等离子体 包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控
核
中国科学院合肥等离子体物理研究所 超
导托卡马克 HT-7巨大的电感线圈原子弹爆炸蘑菇云
聚变能源成为 21世纪前
景广阔的新能源。
超导计算机
? 高速计算机要求集成电路芯片上的元件
和连接线密集排列, 但密集排列的电路
在工作时会发生大量的热, 而散热正是
超大规模集成电路面临的难题 。 如果超
大规模集成电路中元件之间的互连线用
零电阻或接近零电阻的, 不发热或仅微
发热的超导器件来制作, 则不存在散热
问题, 亦更能提高计算机的运算速度 。
此外, 也有人考虑用半导体和超导体来
制造晶体管 （ 目前正在探索之中 ）, 或
完全用超导体来制作晶体管 （ 目前这一
工作还处在最基础的研究阶段, 能否制
造出可以工作的器件还有待观察 ） 。
超导量子干涉器 (SQUID)
? 由超导约瑟夫森 (Josephson)结制成的超导量子干涉器 (SQUID)磁强计是极其灵敏
的磁场探测仪器, 它可以分辨相当于十亿分一的地磁场变化, 广泛用于科学研究,
生物磁 (脑磁, 心磁 ),无损探伤及大地电磁测量等领域 。 是高温超导体最早走向
实用化的领域之一 。 利用超导材料做成的探矿仪器, 装在飞机甚至卫星上, 可以
大面积地探测某些矿藏的分布 。 北京大学物理系和中科院物理所经过几年的努力,
已研制成功工作于液氮温度的高温 SQUID,该仪器的性能指标已满足实际应用的要
求 。 1998年我国的几家单位与德国的科学工作者成功地进行了大地测量用 SQUID磁
强计系统的野外实验 。 证明了目前研制成功的高温 SQUID系统已经成熟, 伴随着数
据处理软件的完善和仪器操作系统的进一步简化, 高温 SQUID将可能逐步取代瞬变
电磁法大地电磁测量的感应探头, 并得到较大范围的应用 。 高温超导 (HTS)SQUID
另一项引人注目的课题是 HTS扫描 SQUID显微镜 。 美国 Neocera公司正研制和销售这
种系统 。
抗磁性应用
超导 磁悬浮 列车
超导材料的另一重要特征是具有完
全的抗磁性 。 若把超导材料放在一块永久
磁体之上, 由于磁体的磁力不能穿过超导
体, 磁体和超导体之间就会产生斥力, 使
超导体悬浮在磁体上方 。 利用这种磁悬浮
效应可以制作高速超导磁悬浮列车 。 在列
车车轮旁边安装小型超导磁体, 在列车向
前行驶时, 超导磁体则向轨道产生强大的
磁场, 并和安装在轨道两旁的铝环相互作
用, 产生一种向上浮力, 消除车轮与钢轨
的摩擦力, 起到加快车速的作用 。 高温超
导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本 。
超导在运载上的其他应用可能还有用作轮
船动力的超导电机, 电磁空间发射工具及
飞机悬浮跑道 。
德国磁悬浮列车
1999年４月，日本研制的超导磁悬浮列车时速已达
552公里，创世界铁路时速最高纪录。实验性行驶
西南交通大学研制成功的超导磁悬
浮列车，最高设计时速达 500公里
2002年 4月 5日我国第一条磁悬浮列车试
验线在长沙建成通车，设计时速 150公里
? 超导磁体在医学上的重要应用是核磁共振成像技术，可分辨
早期肿瘤癌细胞等，还可做心电图，脑磁图、肺磁图，研究
气功原理等。利用超导体介子发生器可以治疗癌症，利用超
导磁体可以治疗脑血管肿瘤 。
生物医学中的应用－核磁共振成像技术
人
头
颅
核
磁
共
振
成
像
背景磁场达到 10特，
磁场的均匀度高于
10-5和磁场的稳定
度高于 10-7时，可
以得到理想的图像
军事上应用
① 超导计算机,超导计算机应用于 C3I指挥系统，可使作战指挥
能力迅速改善提高；
② 超导探测器,利用超导器件对磁场和电磁辐射进行测量，灵
敏度非常高，可用于探测地雷、潜艇，还可制成十分敏感的磁性
水雷。超导红外毫米波探测器不仅灵敏度高，而且频带宽，探测
范围可覆盖整个电磁频谱，填补现有探测器不能探测亚毫米波段
信号的空白。利用超导器件制造的大型红外焦平面阵列探测器，
可以探测隐身武器，将大大提高军事侦察能力。
③ 大功率发动机,这种发动机具有能量大、损耗小、重量轻、
体积小等优点，可用作飞机、舰艇等的动力装置。
④ 超导储能系统,利用超导材料的高载流和零电阻特性，可
制成体积小、重量轻、容量大的储能系统，用作粒子束武器、自
由电子激光器、电磁炮的能源。
⑤ 超导磁流体推进系统,为水面舰艇和潜艇的提供动力。
