低溫超導的發覺
自1911年德國科學家H.K-Onnes在英國萊頓實驗室首次發覺了水銀在4.2K的氣溫下出現零內阻現象以來，“超導”這一名詞早已誕生了百余年。在這百余年的科研進展中，無數科學家為之作出了卓越貢獻。
1933年效應發覺。1957年，的BCS理論提出，為低溫機制作出了合理的解釋。1986年，德國科學家和制備出了La-Ba-Cu-O系低溫超導體高溫超導，其低溫轉變體溫已然達到了30K以上，為低溫超導體的發展奠定了堅實的基礎。同年，低溫轉變體溫被提升到70K。
1987年，科學家研究出的Y-Ba-Cu-O超導體實現了從液氦溫區向液氮溫區的轉變，突破了“77K”這一氣溫壁壘，即是低溫超導現象，這一發覺，是超導研究中一次質的飛越。迄今為止，Hg系的銅氧化物的臨界水溫在常溫和高壓條件下分別達到了134K和164K。
超導體所具備奇特的零內阻效應，邁納斯效應，約瑟夫森效應和核素效應使其有了廣泛的應用價值，使人們找尋的一類傳輸無耗損的材料的構想成為現實。并且因為超導材料的高溫限制，使其在生活中的應用大大減少。
隨著低溫超導體臨界體溫的提升，各種新型超導體的出現和制備工藝的改進，使低溫超導體的應用領域愈加廣泛，如超導磁流體發電，低溫變壓器，超導儲能，低溫量子干涉器等等。現在，一般是將超導材料分為常規超導體(如Nb-Ti合金)，非晶超導材料，復合低溫材料(如超導線帶材料)，低溫超導體，有機超導材料等。其中低溫超導材料這一重要分支成為了最具應用前景和應用價值的一類。
低溫超導材料
低溫超導材料屬于第二類超導體，有上臨界磁場和下臨界磁場，當氣溫達到低溫轉變體溫時，當磁場硬度介于上下臨界磁場中間時將處于特殊的混和狀態。目前的主要有五種代表性的氧化物低溫超導材料，La系，Bi系，Y系，TI系和Hg系。
常見的兩類低溫超導體：
1、Bi-Sr-Ca-Cu-O低溫超導體
鉍鍶鈣銅氧類低溫超導體的物理通式-+4，n=1,2,3,4。當n=1,2,3,4時，分別取得四種不同的低溫超導相。均是Cu-O層，砷化鎵層，Bi2O2層的結合。Bi系的四種低溫超導相結構上具備了相像性，即同樣具備了相仿的產生能。
現在的研究發覺，提升鉍鍶鈣銅氧類低溫超導體的臨界電壓密度可以用Pb參雜，這是因為Bi系低溫超導相中所存在的一維的調制結構，這些結構增加了晶體的對稱性。用Pb來參雜，部份取代Bi，產生點缺陷，減小了這些調制結構的影響，增強了整體的穩定性。
應用最廣的使Bi系低溫超導體的帶材，2212相低溫超導體具有二維各向異性和層狀結構，進而通過控制第二相和提升織構度來提升載流性能和臨界參數。制備的流程一般為：以一定物理計量比的原材料(碳酸物或氯化物)進行混和焙燒，得到的樣品接著進行碾磨以及在Ag管中粉末充管，經過以后的一系列拉拔、軋制、熱處理、再軋機等機械處理和熱處理反復進行，得到最終成品。
2、Y-Ba-Cu-O低溫超導體
在Y-123相中，Y可以用其他稀土元素取代如La、Eu、Nd等，大多都可以產生臨界氣溫90K的超導體，而且用Ce、Pr、Pm置換之后，出現局域化的自旋，因而失去超導電性。在Y系超導體中，按Y、Ba、Cu物理計量比的不同可分為Y-123、Y-124、Y-247相。ABO3型層狀氮化物結構，具體為三個類氮化物單元堆垛而成。
塊材制備工藝：主要為氧化物或氯化物的原料進行物理計量比的混和，充分碾磨以及預焙燒和焙燒，引入熔體織構工藝來克服大角氫鍵，最后進行氧化處理。帶材則主要有軋機輔助雙軸織構襯底工藝和離子束輔助沉淀工藝來實現。薄膜的制備工藝主要有磁控濺射法、激光沉淀法等。該系高溫超導薄膜已成功地用于約瑟夫遜器件和量子干涉元件。
科學家提出了對于YBCO系鍍層導體進行厚化處理，來觀察其臨界電壓密度的變化這一研究方向。按照薄膜長度降低以后，導體的織構在局部發生變化，為避免織構畸變，在低溫超導薄膜表面周期性的引入一層極薄的非低溫層，其各項參數與YBCO低溫超導體非常相仿。這一技術有望實現單位長度超導體臨界電壓密度的提升。
低溫超導體和常規超導體
低溫超導體與常規超導體相比較，有什么本征特征決定了它們在磁路動力學方面的優缺呢?
diyi，低溫超導體相干寬度ζ約為1nm左右，比常規超導體要小約一到兩個量級，而基于匯聚能釘扎的化學圖象，單元釘扎中心對磁路線的釘扎能與ζn(n=1~3)成反比，因而，低溫超導體的單元釘扎能比常規超導體要低好多。
第二，好多低溫超導體具有極強的各向異性，這樣一個體系可以用準二維的低溫平面和面間的約瑟夫森耦合來描述，而磁路線也可以用超導平面上的渦旋餅加上其間的約瑟夫森渦旋鏈的圖象來描述。這樣一個圖象對極其各向異性的體系，如Bi，Tl，Hg的2212和2223體系或/多層膜特別適宜。但值得一提的是，人們對于各向異性度不是很高的Bi，Tl或Hg的1212和1223體系，以及體系依然用品有各向異性的三維連續模型來描述。正因為這種各向異性，低溫超導體的混和態相圖表現出了十分復雜而有趣的精細結構，這其中包括好多曾經人們沒有發覺的相變線。
第三，低溫超導體的工作氣溫可以很高，這就意味著可以有很強的熱漲落，而強的熱漲落會增加集體釘扎勢Uc，同時大大提高熱激活磁路蠕動過程。
第四，低溫超導體具有較大的比值ρn/ζ，大的ρn對應小的磁路運動減振常數η，小的ζ促使最可幾磁路跳躍(或隧穿)的容積大大降低，這種都有利于量子隧穿過程因而造成很大的量子隧穿率和量子漲落的幅度，這兒ρn代表正常態的內阻。
以上四個基本特征中的任何兩個或三個結合在一起才會構成低溫超導體的一個新的特征。下表將低溫超導體的一些熱阻的范圍與常規超導體作一個比較。
低溫超導材料應用
因為低溫超導材料嚴格的高溫要求高溫超導，使其在日常生活中的應用遭到了限制。應用上，材料的制備成本較高，臨界電壓和臨界磁場仍未達到大規模應用水平，氧化物低溫超導材料存在著各向異性、晶界的大量存在、相干電子寬度較短等特點嚴重限制了線材的長距離應用。
低溫超導材料在弱電強磁方面的應用主要有超導磁流體發電、高溫輸電、超導發電機與電動機，低溫儲能以及低溫超導磁懸浮火車等。在強電弱磁方面的應用主要有低溫計算機，超導量子干涉器，低溫開關等。
低溫超導薄膜應用于諧振器、濾波器等元件，塊材則用于磁懸浮、儲能飛輪等方面。超導體的制備工藝也將進一步的改進，如單晶硅生長和薄膜制備工藝早已取得了很大突破。低溫超導技術的應用將會越來越多的惠及于人類，也會創造出比BCS理論更wan美的理論來解釋低溫機制。
近日威斯康辛學院材料科學與工程學院士Chang-BeomEom的科研團隊早已開發出了一種奇特的多層超導體，這些低溫材料是由氮族元素化合物組成的，不同于大多數低溫超導材料的組成元素為類似于鈮、水銀等傳導性元素，或是有氮族的五種元素之一與錳酸鍶氧化物混和制成。這一發覺，離人類希望創造出一類溫度超導體的心愿更進一步。
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