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用“铁”书写的传奇(2)
http://www.100md.com 2015年5月15日 《百科知识》 2015年第10期
     “鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场,它采用了世界上独一无二的钢结构工程,使用的是为其量身定制的国产Q460高强钢板。那么,什么是Q460钢呢?原来,Q460钢是一种低合金高强度钢。其中,Q代表钢材的强度,460代表460兆帕。Q460的含义是钢材受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,这个强度要比一般的钢材大。

    “鸟巢”用独特的钢铁结构传达了“亲近自然”的时代理念,从而把“铁文化”升华到了一个崭新的高度。“鸟巢”不仅是一座独特的具有历史意义的标志性建筑,而且也为21世纪的世界建筑发展提供了一个历史见证。

    超导走进“铁时代”

    科学家把超导体称为当代科学的“明珠”,因此吸引了世界顶级科学家为之不懈努力。我国科学家在铁基超导领域取得了重大突破,为超导材料的广泛应用开辟了广阔前景,标志着超导技术进入了“铁时代”。

    超导性是物质处于某种特殊状态下的导电行为,即物质在某一温度下电子在输运过程中不存在任何电阻,这个温度就被称为是“转变温度”。 早在1911年荷兰物理学家就在实验室里首次发现汞在4.2K(约合268.8℃)下出现了超导性能,并把这种导体的“零电阻效应”称为超导态。此后,科学家们一直在致力于探索高临界温度的超导材料。但由于科学家们始终把目光锁定在金属材料上,因而一直没有突破。直到1930年,科学家发现了一种化合物——氧化铝在15K的温度下能产生超导性,科学家的目光从此豁然开朗。

    此后,科学家相继发现了一系列具有超导性的化合物。1986年,瑞士物理学家首先发现了铜氧化物的超导性,并因此获得了诺贝尔物理学奖。不过,20年来超导体一直局限在铜基材料上。由于铜基材料稀缺昂贵,制造低温条件难度大,因此超导技术难于被推广应用。

    2006年,日本科学家发现了铁基材料在26K温度下的超导性,这一发现让全世界的科学家为之振奋。然而,高温超导材料的形成机理一直是国际公认的难题。

    我国科学家通过采用脉冲强磁场等极端实验条件,极大地延伸了铁基超导材料的温度—磁场相图的研究范围,并发现了一个令人惊异的现象,即铁基超导材料具有“各向同性”的特征,这是首次在二维层状的超导体中发现了超导态的各向同性,为揭示铁基超导材料的形成机理提供了重要的物理信息。铁基超导的发现揭示了高温超导存在于其他更多材料的可能性,因而为未来的超导探索带来了新的希望。

    铁基超导体作为继铜基超导体之后的第二大高温超导家族,具备更有潜力的应用价值。此后,新的铁砷化物和铁硒化物等铁基超导体系不断被发现,如镧-铁-砷-氧、钡-铁-砷、锂-铁-砷、铁-硒等,这些材料几乎在所有的原子位置都可以进行不同的掺杂而获得超导电性。我国科学家发现的铁硒类新型高温超导材料,其超导转变温度高达40K以上。有科学家预测,铁基超导家族是目前发现的最庞大的超导家族,其成员数目粗略估计有3000多种。

    【责任编辑】庞 云, 百拇医药(苏更林)
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