超导材料的制备——六面顶液压机

在中国科学技术馆二层“探索与发现”展厅放置着一件科技文物——“六面顶液压机六分之一部件”，它曾在我国研制铁基高温超导体材料的过程中发挥了重要作用。

超导是在一定温度下电流可以无阻流动的现象。超导现象最早是由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯发现的。1911年，他用液氦将水银的温度降低到4.2K（约为-269℃）附近时，惊奇地发现水银的电阻突然消失了。后来，人们又陆续发现了铅、铌等元素也有类似电阻突变为0的性质。昂内斯也因液氦制备和超导现象的发现，获得了1913年的诺贝尔物理学奖。

超导电性发现已有百年历史，它已经成为物理学中的一个重要分支，与超导有关的诺贝尔奖已经授予了5次，是20世纪最伟大的科学发现之一。

1987年，中国科学院物理所赵忠贤领衔的超导研究团队独立发现了液氮温区铜氧化物高温超导体，并在国际上首先公布了其元素组成，推动了国际高温超导研究热潮。

2008年，赵忠贤团队又在铁基高温超导体方面取得了突破性进展：发现系列50K以上铁基高温超导体，并创造了大块铁基超导体55K最高临界温度纪录，从而实现了我国高温超导研究从无到有，从追赶到领跑和引领国际超导研究的局面。因此，赵忠贤院士曾获第三世界科学院TWAS物理奖、陈嘉庚物质科学奖、国家自然科学一等奖等很多奖项。

中国科技馆里展示的是由国家博物馆收藏、赵忠贤团队铁基高温超导探索中使用的六面顶液压机主要部件。这台设备背后还有一段有趣的故事呢！1968年，物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断超导体的转变温度一般不能超过40K，但赵忠贤却指出可以达到40—55K，甚至在某些情况下可以达到80K。这可不是吹牛，他们团队确实做到了从追赶到领跑国际的跨越。1986年，赵忠贤看到瑞士科学家的文章，认为铜氧化物是个突破口，于是立刻开始搞研究。奈何条件简陋，连烧样品的炉子都需自制，实验结果也需要盯着仪器表一个一个地记录。无数个深夜苦熬，终于迎来了曙光。1987年，团队独立发现了临界温度93K的液氮温区超导体，并在国际上首次公布其元素组成：钇—钡—铜—氧。这是一个世界级的突破，意味着制冷难度和成本的大幅度降低，也标志着中国的高温超导研究跻身世界前列。

2008年，赵院士用他低价回收的二手“土炮”（六面顶液压机），“玩”出了举世瞩目的重大突破，也“玩”出了临界温度的世界纪录。这台土炮原本是用于合成金刚石（人造钻石）的，内部大有乾坤：工作时可以从六个方向同时施加高压，配合制造高温，创造出高温高压的环境，是制备高温超导材料的理想设备。后来的50K以上铁基超导体系列并创造55K记录的“功臣”都是“土炮”。这一创造性的突破，标志着人类发现了新一类的高温超导体，超导技术从而走向了大规模开发应用。