一文掌握什麼是「常溫超導體」？

「常溫超導體」一直是科學家的夢想，若能成功實現，將極大拓展超導技術的應用領域，從能源傳輸到交通運輸，都將獲益。

什麼是超導材料？

一般來說，按照材料的常溫電阻率，從大到小可以分為絕緣體、半導體及導體。絕大部分金屬都是良導體，在室溫下的電阻率非常小，但不為零。

當把某種材料降到某個特定溫度以下的時候，電阻突降為零，同時所有外磁場磁力線被排出材料外，導致體內磁感應強度為零，即同時出現零電阻態和完全抗磁性。這種狀態下，即為材料進入超導態，這種材料就是超導材料。

超導材料的分類

1. 低溫超導材料

低溫超導材料是具有低臨界轉變溫度的超導材料，分為金屬、合金和化合物。具有實用價值的低溫超導金屬是 Nb（鈮）。

低溫超導材料一般都需在昂貴液氦環境下工作，由於液氦製冷的方法昂貴且不方便，故低溫超導體的應用長期無法大規模發展。

低溫超導材料的應用分為：強電應用，主要包括超導在強磁場中的應用和大電流輸送；弱電應用，主要包括超導電性在微電子學、精密測量等方面的應用。

2. 高溫超導材料

高溫超導材料用途非常廣泛，大致可分三大類：大電流、電子學及抗磁性應用。其中大電流應用是由於超導材具有零電阻和完全的抗磁性，因此只需消耗極少電能，就可以獲得穩定強磁場。

電工設備的基本特點是大電流、強磁場及高電壓，因此在電工設備中使用超導材料，可以減少電氣損耗、提高效率、縮小體積、減輕重量、降低成本，還可以提高裝置的極限容量。

「常溫超導」潛在應用

1. 能源運輸與儲存

超導電流的傳輸效率遠高於常規電纜，能大幅減少能源損耗。常溫超導技術將實現更高效、可靠的電力系統，促進可再生能源大規模應用，解決能源短缺和環境汙染問題。

2. 交通運輸

超導技術在磁懸浮列車、磁力推進飛行器等領域具廣泛應用前景。常溫超導將減少能耗、提高速度和穩定性，推動未來交通工具創新。

3. 醫療設備與科學研究

常溫超導技術可以改進磁共振成像（MRI）設備，並推動生物科學、醫學研究等領域的突破。它將加速治療和診斷的發展，為人類健康帶來重要貢獻。

4. 資訊技術與通訊

超導材料在電子元件、電腦晶片等領域具潛在應用。常溫超導將提高積體電路的速度和性能，加快資訊技術的發展，推動數位化時代的進一步發展。