超導資料和慣例導電資料的功能有很（hěn）大的不同。
主要有以下功（gōng）能。
①低電阻性：超（chāo）導資料處於超導（dǎo）態時（shí）電阻為低，能夠無損耗地傳輸電能。
如果（guǒ）用磁場（chǎng）在超導環中引發感生電流（liú），這一電（diàn）流能夠毫不衰減地維持下去。
這種“持續電流”已多（duō）次在實驗中觀察到。
②完全抗磁（cí）性：超導資料處於超導態時，隻要外加磁場不超越一定值，磁力線不能透入，超導資料（liào）內的磁（cí）場恒為低。
③約（yuē）瑟夫森效應：兩超導資料（liào）之間有一（yī）薄絕（jué）緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連接時，會有電子對穿過絕（jué）緣層形（xíng）成電流，而（ér）絕緣層（céng）兩側沒有電壓，即絕緣層也成了超導（dǎo）體（tǐ）。
當（dāng）電流超越一定值後，絕（jué）緣（yuán）層兩側呈現電壓U（也可加一電壓U），同時，直（zhí）流電流變成高頻交流電，並向外輻射（shè）電磁波，其頻率（lǜ）為，其間h為普朗克常數，e為電子（zǐ）電荷。
這些特性構成了超導資料在科學技能領域越來越引（yǐn）人（rén）注目的各類使用的依據。
基本臨界參量 有以下（xià） 3個基本（běn）臨界參量（liàng）。
①臨界溫度:外磁場為低（dī）時超導資（zī）料由正常態轉變為（wéi）超導態(或相反)的溫度，以Tc表（biǎo）示。
Tc值因資料不同而異。
已測得超導資料的很低Tc是鎢，為0.012K。
到1987年，臨界溫度很高值已提高到100K左右。
②臨界磁場：使超導資料的超導態破壞而（ér）轉變到正常態（tài）所需的磁場強度，以（yǐ）Hc表示。
Hc與溫（wēn）度T 的關（guān）係為Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0為0K時的臨界磁場。
③臨界電流和（hé）臨界電流密度：經過超導資料（liào）的電流到達一定數值時也會使（shǐ）超導（dǎo）態破態（tài）而轉變為正常態，以Ic表示。
Ic一般隨溫度和（hé）外磁場的（de）增加而減少。
單位截麵積所承載的Ic稱為臨界電流密度，以Jc表示。
超導資料（liào）的這些參量限定了使用資料的條件（jiàn），因而尋找高參量的新型超（chāo）導資料成了（le）人（rén）們研討的重要課題。
以Tc為例，從1911年荷蘭物理學家H.開默林－昂內斯發現超導電性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人們發（fā）現的很高的 Tc才到達23.2K(Nb3Ge，19
裁線（xiàn）機73)。
1986年瑞士（shì）物理學家K.A.米勒和（hé）聯邦德國物理學（xué）家J.G.貝德（dé）諾爾茨發現了氧化物陶瓷資料的超導電性，從而將Tc提高到（dào）35K。
之後僅一年（nián）時間，新資料的Tc已（yǐ）提高到100K左右。
這種突破為超導資料的（de）使用開辟了寬廣的前景，米勒和貝德諾爾（ěr）茨也因而榮獲1987年諾（nuò）貝爾物理學獎金。
分類（lèi） 超導資料按（àn）其化學（xué）成分可分為元素資料、合金資料、化合（hé）物（wù）資料和超（chāo）導（dǎo）陶瓷。
①超導元素：在常壓下有28種元素具（jù）超導電性，其間铌（Nb）的（de）Tc很高，為9.26K。
電工中實踐使用的主要是铌和鉛(Pb，Tc=7.201K)，已用於製造超導交流（liú）電力電纜、高Q值（zhí）諧振腔等。
② 合金資料： 超導元素加入某些其他元素作合金成分， 能夠使超導資料的（de）全部功能提高。
如很先（xiān）使用的铌（ní）鋯合金(Nb-75Zr)，其Tc為10.8K，Hc為8.7特。
繼後開展了铌鈦合金，雖然Tc稍低了些，但Hc高得多，在給定（dìng）磁場能承（chéng）載更大（dà）電流。
其功能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。
目前铌鈦合金（jīn）是用於7～8特磁場下的主要超導磁體資（zī）料（liào）。
铌鈦合金（jīn）再加入鉭的（de）三（sān）元合金，功能進一步提高，Nb-60Ti-4Ta的（de）功能是（shì），Tc＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的（de）功能是，Tc=9.8K，Hc=12.8特（tè）。
③超導化合物:超導元素與其他元素化（huà）合常有很好的超導功能。
如已很多使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。
其他重要的超導化合物還有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，Hc=30特。
④超導陶瓷：20世紀80年代初，米勒和貝德諾爾茨開始注（zhù）意到某些氧化物陶瓷資料可能有（yǒu）超（chāo）導電性，他（tā）們的小組對一些（xiē）資料進行了試驗，於（yú）1986年在鑭－鋇（bèi）－銅－氧化物中發現了Tc=35K的超（chāo）導電性。
1987年（nián），中國、美國（guó）、日本（běn）等國科學家在（zài）鋇－釔－銅氧化物中發現Tc處於液氮溫區有超導電性，使超導陶瓷成為極有開展（zhǎn）前景的超導資料。
使用 超導資料具有的優異特性使它從被發現之日起，就向人類展示了（le）誘人的使（shǐ）用前景。
但要實踐使用超導資料又受到一係列要素的製約，這首先是（shì）它的臨界（jiè）參量，其次還有資料製（zhì）作的工藝等問題（例如（rú）脆性的（de）超導陶瓷如何製（zhì）成柔細的線（xiàn）材就有一係列工藝問題）。
到80年代，超導資料的使用主要有：①使用資料的超導電性可製作磁體，使用於電機、高能粒（lì）子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等；可製作電力（lì）電纜，用於大容量輸電（功率可達10000MVA）；可製作通信電纜和天線，其功能優於慣例資料。
②使用資料的完全抗磁性可製作無摩擦陀螺儀和（hé）軸承。
③使用約瑟夫森效應（yīng）可製作（zuò）一係列精密測量儀表以及輻射（shè）探測器、微波發生器、邏輯元件等。
使用約（yuē）瑟夫森結作計算機的邏輯和存儲元件（jiàn），其運算速（sù）度（dù）比高功能集成電路的快10～20倍，功耗隻有四分之一。
1911年，荷蘭物理學家昂（áng）尼斯(1853～1926)發現，水銀的電阻率（lǜ）並不象預料的那樣隨溫度降低逐步減小，而是當溫度降到4.15K附近時，水銀的（de）電阻突然（rán）降到低。
某些金屬、合（hé）金和化合物，在溫度降到有效低度附近某一特定溫度時，它們的電阻率（lǜ）突然減小到無法（fǎ）測量（liàng）的現象叫做超導現象，能夠（gòu）發生超導現象的（de）物質叫做超導體。
超導體由正常態轉變（biàn）為超導（dǎo）態的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或（huò）臨界溫度)TC。
現已發現（xiàn）大多數金屬元（yuán）素以及數以千計的合金、化合物都在不同條件下顯示出超導（dǎo）性。
如鎢的轉變溫度為0.012K，鋅為0.75K，鋁為1.196K，鉛為7.193K。
超導體得天獨厚的特性，使它可能在各種領域（yù）得到廣泛的使用。
但由於早期的超導（dǎo）體存在於（yú）液氦極低溫度條件下，極大地限製了超導（dǎo）資（zī）料的使用。
人（rén）們一直（zhí）在探究高溫（wēn）超導體，從1911年到1986年（nián），75年間從水銀的4．2K提高到铌三鍺的23．22K，才提（tí）高了19K。
1986年，高溫超（chāo）導體的研討取得了重大的（de）突破。
掀（xiān）起了（le）以研討金屬氧化物陶瓷資料為目標（biāo），以尋找高臨（lín）界溫度超導體為（wéi）目標的“超導熱”。
全世界有260多（duō）個實驗小組參加了這場競賽。
1986年1月，美國國際商（shāng）用機器公司（sī）設在瑞士蘇黎世實驗室科學家柏諾茲和繆勒首先發現鋇鑭銅氧化物是高溫超導（dǎo）體，將超導溫度提高到（dào）30K；緊接著，日本東京（jīng）大學工（gōng）學部又將超導溫度提高到37K；12月30日，美國休（xiū）斯敦大學（xué）宣告，美籍華裔科學家朱經武（wǔ）又將超導溫度（dù）提高到40．2K。
1987年1月初，日本（běn）川崎國立分子研討所將超導溫度提高（gāo）到43K；不久日本綜合（hé）電子研討所又將（jiāng）超導溫度提高到46K和53K。
中國科學院物理研討所由（yóu）趙忠賢、陳立泉先進的研討組，獲得了48．6K的鍶鑭銅氧係超（chāo）導體，並看到這（zhè）類物質（zhì）有在70K發生（shēng）轉變（biàn）的痕（hén）跡。
2月15日美國報道朱經（jīng）武、吳茂（mào）昆獲得了98K超導體。
2月20日，中國也宣告發現100K以上超導體。
3月3日，日本宣告發現123K超導體。
3月12日中國北（běi）京大學成功地用液氮進行（háng）超導磁懸浮實驗。
3月27日美（měi）國華裔科學（xué）家又發現在（zài）氧化物超導資料中有轉變溫度為240K的（de）超導痕跡。
很（hěn）快日本鹿兒島大學工（gōng）學（xué）部發現由鑭、鍶、銅、氧（yǎng）組成的陶瓷資料在14℃溫度下存在超導痕跡。
高溫超導體的巨（jù）大突破，以液態氮代替液態氦作超導製冷劑（jì）獲得（dé）超（chāo）導體，使超導技能走向大規模開（kāi）發使用。
氮是空（kōng）氣的主要成分，液氮製冷機的效率比液氦至少高10倍，所（suǒ）以液氮的價格實踐僅相當於液氦的1／100。
液氮製冷設備簡單，因而，現有的高溫（wēn）超導體雖然還必須用（yòng）液氮冷卻，但卻被認為是20世紀科學上很巨大的發現之一。
超導科學研討 1.非慣例超導（dǎo）體磁通動力學和超導機理 主（zhǔ）要研討混合態（tài）區域的磁通線運動的機理，不可逆線性質、起因及其與磁場和溫度的關係，臨界電流密度（dù）與磁場和溫度的依（yī）賴關係及（jí）各向異性。
超導機理研討側重於研討（tǎo）正常態在強磁場下的磁（cí）阻、霍爾效應、漲落效應、費米麵的性質以及T
時用強磁場破壞超（chāo）導到達正常態時的輸運性質等。
對有望表現出高溫超導電性的體係象有機超導體等以及在強電方麵具有寬廣使（shǐ）用前景的低溫超導體等，也將開展其在強（qiáng）磁場下的性質研討。
2.強磁場下的低維凝集態特性研（yán）討 低維性使得低維體係表現出三維體係所沒有的特性（xìng）。
低（dī）維不穩定性（xìng）導（dǎo）致了多種有序相。
強磁（cí）場是提醒低維凝集態特性的有效手段。
主要研討內容包括：有機鐵磁性的結構和來源；有機（包括富勒烯）超導體的機理和（hé）磁性（xìng）；強（qiáng）磁場下二維電（diàn）子氣中非（fēi）線性元激（jī）起的特異屬性（xìng）；低維磁性資料的（de）相（xiàng）變和（hé）磁相互效果；有機導體在磁場（chǎng）中的輸運和載流子特性；磁場中的能帶結構和費米麵特征等。
3.強磁場下的半導體（tǐ）資料的光、電等特性 強磁場技能對（duì）半導體科學的開展愈益變（biàn）得（dé）重要（yào），由於在各種物理要素中，外磁場是 在保持晶體結構不變的情（qíng）況（kuàng）下（xià）改動動量空間對稱性的物理要素，因而在半導體能帶結構研（yán）討以及元激起及其互效果研討中，磁場有著特（tè）別重要的效果。
經過對強磁場下半導體資料（liào）的光、電等特性開展實驗研討，可進一（yī）步理解和把握半導（dǎo）體的光學、電（diàn）學等物理性質，從而為製（zhì）造具有各種功能的半導體器材並開展高科技作基礎性探究。
4.強（qiáng）磁場下極微細標準中的物（wù）理（lǐ）問題 極微細標準體係中呈（chéng）現許多慣（guàn）例資料不具備的新現象和奇異特性（xìng），這與這類資料的微結構特別是電子結構密切相關。
強磁場（chǎng）為研討極（jí）微（wēi）細標準體係的電子態和輸運特性提供強有力的手段，不但能進（jìn）一步提醒這類（lèi）資料在慣例條件下難以呈現（xiàn）的奇異現（xiàn）象，而且為在（zài）更深層次下認（rèn）識其物理特性提供豐富的科（kē）學信息。
主要研討強磁場下極微細標準金屬、半導體等的電子輸運、電子局域和關聯特性（xìng）；量子尺度效應、量子限域效應（yīng）、小尺度效應和表麵、界麵效（xiào）應；以及極微細標準氧化物、碳化物和氮化（huà）物的光學特（tè）性及能隙（xì）精細結構等。
5.強磁場化學 強磁場對化（huà）學反應電子自旋和核自旋的效果，可導致相應（yīng）化學鍵的鬆馳，造成新鍵（jiàn）生成的有利條件，誘發一般條件下無法完成的物理化學變（biàn）化，獲得原來無法製備的新資料和新化合物。
強（qiáng）磁場化學（xué）是使（shǐ）用基礎（chǔ）性很強的新領域，有一係（xì）列理論課（kè）題和廣泛使用前景。
近期可（kě）開展水和有機溶劑的磁化及機（jī）理研討以及強磁場誘發新化學反應研討（tǎo）等。
6.磁場下的生物學（xué）、生物－醫學研（yán）討等 磁體科學和技能 強磁場的價值在於對物理學知（zhī）識有重要貢獻。
八十年代的一個概念上（shàng）的重要進展是（shì）量子霍爾效應和分數量子霍耳效應的發現。
這是在強磁場下研討（tǎo）二維電子氣的輸運現象時發現的（獲85年諾貝爾獎）。
量子霍爾效應和分數量子霍（huò）爾效（xiào）應的發現激起物（wù）理學家探究（jiū）其起源的（de）熱情，並在建立（lì）電阻的自然基準，精（jīng）確測定基本物理常數e，h和精細結構常數(＝e2/h(0c等使用方麵，已顯示巨大意義。
高（gāo）溫超導（dǎo）電性機理（lǐ）的很終提醒在很大（dà）程度上也將依賴於人們在強（qiáng）磁場下對高溫超（chāo）導體功能的探究。
熟悉物理學（xué）史的人都清楚，由固體物（wù）理學演化為凝集態物理學，其重要標誌（zhì）就在於其研討目（mù）標的（de）日益擴大，從周期結構延伸到非（fēi）周期結構，從三維（wéi）晶體拓寬到低（dī）維和高（gāo）維，乃至（zhì）分（fèn）數維（wéi）體係（xì）。
這些新目標展示（shì）了很多新的特性和物理現象，物理機理與傳（chuán）統（tǒng）的也大不相同。
這些新目標的產生以及對新（xīn）效應、新現象的（de）解釋使得凝集態物理學得以（yǐ）不（bú）斷的豐富和開展。
在此進程（chéng）中，極點條件一直起（qǐ）著至關重（chóng）要的效果，由於極點條件往往使得某些要（yào）素突出出來而同時抑製其它（tā）要素，從而使原本很雜亂的進程（chéng）變得較為簡單，有利於直接了解物（wù）理本質。
相對於（yú）其它極點條件，強（qiáng）磁場有（yǒu）其自身的特色。
強磁場的效果是改動一個體係的物理狀態，即改動角動（dòng）量（自旋）和帶電粒子的軌道運動，因而，也（yě）就改動了物理體係的狀態。
正是在（zài）這點上，強磁場不同於物理學（xué）的其他一些比較昂貴的手段，如中（zhōng）子（zǐ）源和同步加速器（qì），它們沒有改動所研討體係的物（wù）理狀態。
磁場能夠產生（shēng）新的物理環境，並導致新的特性，而這種新的物理（lǐ）環境和新的（de）物理特性在沒有磁場時是不存在的。
低溫也（yě）能導致新的（de）物理狀態，如超導電（diàn）性（xìng）和（hé）相變，但強磁場極不同於（yú）低溫，它比（bǐ）低溫更有效，這是由於磁場使帶電的和磁（cí）性粒子的遠動和能量量子化，並破壞時間反演對稱性，使它們具有更獨特的性質。
強磁場能夠在保持晶（jīng）體結構不變的情況下改動動（dòng）量空間的對（duì）稱性，這對固體的能帶結構以（yǐ）及元激起及其互（hù）效果等研討是非常重要的。
固體雜（zá）亂的費米麵結構正是使用強磁場（chǎng）使（shǐ）得電子和空穴在特（tè）定（dìng）方向上的自由運動從而導致磁化和磁阻的振蕩這一原理而得以證實（shí）的。
固體中的費米麵結構及特征研討一直是凝集態物（wù）理學（xué）領域中的前沿課題。
當今（jīn）凝集態物理（lǐ）基礎研討的許多重大熱門（mén）都離不開強磁場這一（yī）極點條件，甚至很多是以強磁場下（xià）的研討作為基礎。
如波色凝集隻（zhī）發生在動量空間，要在實空間中觀（guān）察到此現（xiàn）象（xiàng）必需在非均勻的強磁場中才得以可能。
又（yòu）如高溫超導的機理問題、量子霍爾效應研討、納米資料和介觀物體中的物理問題、巨磁阻效應的（de）物理起因、有機鐵磁性的結（jié）構和來源、有機（包括富勒烯〕超（chāo）導體的機理和磁性、低維磁性資料的相變和磁相互效果（guǒ）、固體中的能帶結構和費米（mǐ）麵特征以及元激起及其（qí）互效果研討等等，強（qiáng）磁場下的研討工作將有助於對這些問題的正（zhèng）確（què）認識和提醒，從而促進凝集（jí）態物理學的進一步開展（zhǎn）和完善。
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