超導體（superconductor）是指具有超導電性的一類固體，它呈現三個基本特征，即零電阻（電阻為絕對的零，完全消失）、完全抗磁性、磁通量子化。超導體按不同的特性可以分成多種類型，按磁化特征分為第一、第二類超導體；按臨界轉變溫度分為低溫、高溫超導體；按材料組成可分為合金、化合物、元素、有機超導體；按超導的機制可分為傳統、非傳統超導體。此外，超導體有臨界轉變溫度、臨界磁場強度、臨界電流密度三個臨界參數。
超導體應用在多個不同領域，如在強電方面主要集中在電力、科研、生物醫學等方面；在弱電方面則主要應用在電子學和通信，如超導量子干涉器件、微波器件、超導計算機等；超導的抗磁性主要應用于超導磁浮列車、超導核聚變反應領域。與超導體相關的概念有超導電性、超導態、正常態、混合態、中間態、失超等概念。也可以由超導體引申邁斯納效應、BCS理論、GL理論等相關理論。
超導體的歷史可追溯到1911年，荷蘭物理學家海克·昂內斯首先發現超導態。1933年，邁斯納又發現了超導體的抗磁性這一重要性質。隨后在1957年，金茲堡和列夫·達維多維奇·朗道提出BCS理論后，超導體理論階段結束，開始進入超導實際應用階段。
1987年，氧化物超導材料被發現，隨后在1988年，英國研制出世界上第一個超導通信器件，1991年，世界上第一個超導磁體也誕生，超導進入快速發展時代。2001年，超導體被發現，石墨的超導性也于2006年被發現。至2018年，石墨烯的超導電性被確定。
超導體的研究趨勢趨向于多元化，如在元素超導體、重費米子超導體、有機超導體、銅氧化物超導體、鐵基超導體、鎳基超導體、籠目超導體、其他過渡金屬化合物超導、低溫超導材料、氧化物高溫超導材料等。
基本概念
講述超導體概念需引入超導概念，某些材料在低溫下會出現電阻完全消失的現象，這種現象稱為超導。金屬失去電阻的狀態為超導態，具有超導電性的固體稱為超導體。
基本特征
零電阻
零電阻效應又稱完全導電性，超導材料先加熱到高于超導體臨界溫度，然后降到臨界溫度以下，當超導材料取掉磁場后，由于磁場效應可在超導材料中產生感應電流，如果繼續使溫度保持在臨界溫度以下，這個超導材料在超導狀態下其電阻變成零，因而無能量損耗，即使不提供電源也可維持超導材料電流流通，這就是超導體的零電阻性質。
完全抗磁性
當超導體達到臨界溫度以下處于超導態時，不論超導體中原先有無磁場存在，其內部的磁場強度總是等于零，即處于超導態的超導體已成為一種完全抗磁體，它會把磁場完全排斥到超導體外，相當抗磁體積達到最大為100%，抗磁磁化率為-1，這種性質稱為完全抗磁性。
磁通量子化
超導體在制造圓環狀時，會產生磁通的凍結現象。若在高于的溫度下沿圓環軸向加一外磁場，圓環中空部分就有磁通產生。一旦當溫度降到以下，圓環進入超導態，再移走外磁場時，中空部分的磁通卻仍然不變，它由超導環表面的超導電流一直維持著，這部分磁通就稱為“凍結"磁通。這個磁通的變化是不連續的，稱為磁通量的量子化。
發展歷史
超導微觀理論階段
1908年，萊頓大學萊頓低溫實驗室的卡末林·海克·昂內斯教授成功將最后一種"永久氣體"——氦氣液化，并通過降低液氦蒸汽壓的方法，獲得的低溫。
1911年，荷蘭物理學家昂內斯（H.K.Onnes）在研究汞在低溫下的電阻時，發現在溫度降至4.2 K以下時水銀突然進入一種新狀態，其電阻近乎為零，他把這一新狀態稱為超導態。
1933年，德國科學家邁斯納（W.Meissner）和奧克森菲爾德（R.Ochsenfeld）發現外加磁場不能進入超導體的內部，而且原來處在外磁場中的正常態樣品，當溫度下降使它變成超導體時，會把原來在體內的磁場完全排出去。這一現象被命名為邁斯納效應，它揭示了超導體的一個極其重要的性質——完全抗磁性。
1950年，金茲堡（V.L.Ginzberg）和列夫·達維多維奇·朗道（L.D.Landau）將朗道的二級相變理論應用于超導體，對于在一個恒定磁場中的超導體行為給予了更為適當的描述，建立了金茲堡-朗道理論。該理論也能預言邁斯納效應，并且還可以反映超導體宏觀量子效應的一系列特征。
1957年，約翰·巴丁（J.Bardeen）、庫珀（L.N.Cooper）和瑞弗（J.R.Schrieffer）創建了揭示超導機制的BCS理論，讓提高超導體超導轉變溫度成為研究超導體的重要目標。1959年，戈科夫（L.P.Gorkov）從超導性的微觀理論證明了金茲堡-列夫·達維多維奇·朗道理論的正確性。20世紀50年代初同位素效應、超導能隙等關鍵性的發現為揭開超導電性之謎奠定了基礎。
超導技術應用的準備階段
20世紀60年代，日本學者和專家提出超導電動磁浮技術，他們最早是以低溫超導磁浮技術為研究對象，超導高速磁浮具有防脫軌性能高、噪聲輻射小等優點。同時代，鈮基超導材料和被發現，液氦下使用的低溫超導材料開始逐步得到大規模應用。
1966年，人們發現氧化物在時出現超導電性，從此人們把尋找高溫度的超導體方向轉向陶瓷材料。1979年，人們發現了臨界溫度達到的超導體。
1973年，約翰斯通（Johnston）等人發現的超導轉變溫度約。1975年，斯萊特（Sleight）等人發現氧化物超導體的超導轉變溫度約。
超導技術開發時代
1986年，在瑞士蘇黎世IBM研究所的科學家貝德諾茲（G.Bednortz）和弗里德里希·繆勒（K.A.Miler）首先發現鑭-鋇-銅-氧（）陶瓷材料的超導轉變臨界溫度為。到1986年，人們已發現了常壓下有28種元素、近5000種合金和化合物具有超導電性。
1987年，美國的朱經武等宣布發現的氧化物超導材料。同時，中國科學院的趙忠賢、陳立泉等人日本的S.Hikami等人也都發現化合物的。1988年底，由英國伯明翰大學和帝國化學工業合作研發的第一臺以新型“高溫”超導體制成的設備誕生，這臺超導體設備包括一根微波天線，能以100%的效率轉換輸入的能量。
1988年，英國研制出世界上第一個超導通信器件該超導材料用液氮冷卻后電阻為零；1991年，日本又制成世界上第一個超導磁體。
1997年，約翰·巴丁、庫珀和瑞弗描述了大量電子通過相互作用形成“庫珀電子對"的超導理論（BSC理論）。根據該理論，金屬和金屬化合物的臨界超導溫度不超過。2001年，日本東京Aoyama Gakuin大學的J.Akimitsu教授發現一種新的超導體—，它是一種的超導體，它創造了金屬超導材料臨界溫度的新記錄，這種過渡金屬氧化物的發現，被稱為超導電性的又一重大突破。
2006年，美國佐治亞理工學院成功地制造出石墨烯平面場效應管。日本東京工業大學細野秀雄教授合成以鐵為超導主體的化合物，開創了對鐵基超導體的研究。2008年，日本科學家細野秀雄發現氟摻雜鑭氧鐵砷化合物超導體具有的臨界溫度。2012年9月，德國萊比錫大學的研究人員發現石墨顆粒在室溫下具有超導性。
2018年，麻省理工學院Pablo Jarilo-Herrero課題組通過不斷調整兩層石墨烯之間的旋轉角度，發現在附近時石墨烯會表現出莫特絕緣體的特性，并在溫度條件下成功實現超導電性。
分類
超導體的分類可以按材料組成分類，也可以按超導體的磁化特征、臨界轉變溫度、超導的機制來分類。
按材料組成分類
超導體按材料組成可分為化學材料超導體（鉛和汞等）、合金超導體（鈮TC4）氧化物超導體（釔鋇銅氧）和有機超導體（納米管）。
合金超導體
合金和化合物超導體包括二元、三元和多元的合金及化合物。其組成可以是全為超導元素，也可是部分為超導元素，部分為非超導元素。合金超導體大多都是第二類超導體，具有較高的臨界轉變溫度和特別高的臨界磁場及臨界電流密度，這對于超導電性的應用（如超導磁體、超導大電流輸送等）是特別重要的。常見的合金超導體有和。
化合物超導體
化合物超導體和合金超導體相比，超導臨界條件均較高，在強磁場中性能良好，但質脆、不易加工，需采用特殊的加工方式。常見的化合物超導材料有等。化合物超導體按其晶格類型可分為型、型、型和菱面晶型，和就屬于型，也是最受重視的類型。
元素超導體
在所有的金屬元素中，約有半數具有超導電性，其中臨界轉變溫度最高的是鈮，它也是常溫下唯一可實用的超導元素，還有許多超導元素，它們的超導臨界溫度也是隨壓力的增高而上升。另外一些元素在經過特殊工藝處理后顯示出超導電性。
數據來源：
有機超導體
有機超導體是指在一定條件下具有超導電性能的有機物質，它是以碳元素為基礎組成的超導體。1980年法國、丹麥科學家首先發現二-四甲基四硒富瓦烯—六氟磷化物在壓力和溫度下具有超導性，此為世界上第一個出現的有機超導體。有機超導體主要有，其約，，其約，摻堿金屬的的為，的為，有機高分子化合物超導體主要是非碳高分子。
磁化特征分類
第一類超導體
第一類超導體只有一個臨界磁場。這類超導體的主要特征是在臨界轉變溫度以下，當所加磁場強度比臨界磁場弱時，超導體能完全排斥磁場線的進入，具有完全的導電性相可逆的邁斯納效應；如果所加磁場強度比臨界磁場強時，這種超導特性就消失了，磁場線就可以進入材料的體內。也就是說，第一類超導體在臨界磁場以下顯示出超導性，超過臨界磁場立即轉變為常導體。這類超導體包括除以外的其它超導元素。
第二類超導體
第二類超導體有兩個臨界磁場，即上臨界場和下臨界磁場，當外加磁場小于下臨界磁場時，這類超導體處于純粹的超導態，這時它具有同第一類超導體相同的特性。當加大到，并從逐漸增強，體內有部分磁場線呈斑狀穿過，電流在超導部分流動，并隨著的增加，透入深度增大，直到，磁場線完全穿入超導體內，超導部分消失，轉為正常態。第二類超導體包括以及大多數合金和化合物超導體。第二類超導體還有一個特例，即第三類超導體。
第三類超導體
第三類超導體是第二類超導體中的非理想超導體。這類超導體在混合狀態下，除了具備第二類超導體性質外，還能在磁場中通過電流，而且不會破壞其超導性。這類超導體又被稱為強磁場超導體或硬超導體。相對于非理想第二類超導體，還有理想的第二類超導體，它們在混合狀態下，當有電流傳輸時，就有電能消耗，即表現為有電阻，又稱為軟超導體。
按臨界轉變溫度分類
低溫超導體的轉變溫度需要特殊的技術才可以達到；高溫超導體的轉變溫度會達到氮氣液化的溫度。
低溫超導體
低溫超導材料以合金和合金為主，低溫超導體也稱為常規超導體，是指臨界轉變溫度較低的超導材料，它具有優良的機械加工性能和超導電性是最主要的實用化超導材料。
高溫超導體
高溫超導體是指能在液氨沸點以上的溫區呈現超導電性的材料，同時也把臨界轉交溫度達到以上的超導材料。高溫超導體具有與低溫超導體相同的完全導電性和完全抗磁性。高溫超導體可以分為氧化物超導體和非氧化物超導體。
按超導的機制分類
超導體按超導的機制可分為：傳統超導體（可以用巴庫斯理論解釋）和非傳統超導體（不能用巴庫斯理論解釋）。
臨界參數
超導體具有三個臨界參數：臨界轉變溫度、臨界磁場強度、臨界電流密度。
臨界溫度
當溫度低于臨界轉變溫度時，材料處于超導態，當溫度高于臨界轉變溫度時，它會恢復正常態。為了便于超導材料使用，希望臨界溫度越高越好。已知的金屬超導材料中銠的最低為；的最高為。
數據來源：
臨界磁場
當溫度低于臨界轉變溫度時，若磁場強度大于某一個臨界值時，磁場將破壞超導態，使材料從超導態轉變為正常態，此時的磁場強度稱為臨界磁場強度。是溫度的函數，即：
為時的臨界磁場。當時，；隨溫度的降低，漸增，至時達到最大值。
臨界電流
除磁場強度影響超導轉變溫度外，電流密度也影響超導的狀態。當樣品的電流密度超過某一值時，超導體就出現電阻，稱為臨界電流密度。產生臨界磁場的電流，即超導態允許流動的最大電流，稱為臨界電流。對于第一類超導體，根據西爾斯比定則，對于半徑為的超導絲所形成的回路，有如下關系：
相關概念
與超導體相關的概念有很多，常見的有超導電性、超導態、正常態、混合態、中間態、失超等概念。
超導電性
指某些物質在低溫下呈現電阻為零等特性的性質。超導電性不僅指超導體的零電阻現象，還包括它具有完全抗磁性，即超導體不僅是完全導體，而且還是完全的抗磁體，磁場不能進入超導體的內部。除此之外，超導體還具有布賴恩·約瑟夫森效應。
超導態
超導體呈現超導電性時的一種熱力學狀態。有許多特性：完全導電性、完全抗磁性、超導隧道效應、比熱不連續、量子效應等等。這些特性可用BCS理論、倫敦方程、二流體模型等來解釋。
正常態
超導體不呈現超導電性時的狀態。在這個狀態下超導材料與普通導電材料一樣，有電阻、磁力線能穿透進內部、比熱變化連續等。它是超導體使用時應防止產生的狀態。
混合態
第二類超導體的超導相基底上出現許多圓柱形正常區域并有磁通線穿過的狀態。當時，為磁場強度、為下臨界磁場強度、為上臨界磁場強度。第二類超導體處混合態，磁通線排列成二維的三角格子結構，當外磁場強度接近時，三角格子的周期不變，僅使周圍超導區域中的最小磁場強度與外磁場強度的差別減小，到時為零，發生第二類相變，早現為正常態。
中間態
退磁因子不為零時超導態與正常態共存的狀態或邁斯納態與混合態共存的狀態。當不為零的第一類超導體處在外磁場中，由于超導體的磁化而使磁場分布發生變化，在超導體表面的某些區域先達到臨界磁場而轉變成正常態，其他部分仍然是超導態，出現超導態與正常態共存的中間態。
失超
超導體由超導態轉變成正常態的現象。超導體中由于某種擾動，如電磁場波動、加熱激發、環境溫度變化、機械振動等，而引起其中某一小區域的超導體發熱，造成局部溫度升高，使臨界電流密度下降。而臨界電流密度下降更造成超導體進一步發熱，使其溫度進一步升高，最后使整個導體都由超導態變成正常態。
理論解釋
超導體可以引申出來多種理論，主要有邁斯納效應、BCS理論、GL理論。
邁斯納效應
當一個磁體和一個處于超導態的超導體相互靠近時，磁體的磁場會使超導體表面中出現超導電流。此超導電流在超導體內部形成的磁場，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這兩個磁場抵消，使超導體內部的磁感應強度為零，，即超導體排斥體內的磁場。用電子自旋理論解釋是這樣的，當一個磁體靠近超導體時，磁體的磁場使超導體內的電子的方向朝一個方向，由楞次定律可知，電子的磁場于外界磁場的方向必然相反，超導體表面的電流實際上是大量電子的自旋電流的集體行為，自旋電流是永恒的，不需要電壓驅動。
BCS理論
費米面附近兩個電子按形式結合形成庫珀對，有比兩個處在自由狀態時的電子更低的能量，這是一個極富啟發性的結果，約翰·巴丁立馬意識到，庫珀對的形成將是形成超導微觀理論的關鍵。在此基礎上，巴丁、庫珀和施里弗于1957年提出了涉及超導機理的微觀理論，簡稱BOS理論。超導體的很多性質都與這個能隙的存在有關，根據BCS理論，絕對零度時的能隙可表示為：
根據BCS理論，有限溫度下的超導體能隙由下列方程確定：
當時，所有庫珀對都被拆散成一個個正常的電子，超導體從超導態轉變成正常態，超導能隙消失，即由此得到超導轉變溫度的表達式為：
這就是著名的BCS關于的公式。BCS理論把超導現象看作一種宏觀量子效應，對超導現象進行了微觀機理的解釋，該理論提出，金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成所謂的“庫珀對”，庫珀對在晶格當中可以無損耗地運動，從而形成超導電流。
GL理論
金茲堡一列夫·達維多維奇·朗道理論（簡稱GL理論），是基于朗道的一般二級相變理論的，當理論中引入的序參量為宏觀波函數時，就可應用于超導性質的研究。金茲堡和朗道將超導電子的有效波函數作為超導態的序參量并將朗道的二級相變應用于對超導體的分析，在此基礎上形成了另外一個唯象理論，稱其為金茲堡一朗道理論，簡稱GL理論。GL理論由于考慮到了溫度、磁場，以及位置對超導序參量的影響，因此，基于GL理論，阿列克謝·阿布里科索夫（Abrikosov）提出超導體可以分為第一類和第二類兩類性質不同的超導體，從而開創了對類超導體研究的先河。
研究趨勢
超導體的研究趨勢趨向于多種多樣，如在元素超導體、重費米子超導體、有機超導體、銅氧化物超導體、鐵基超導體、鎳基超導體、籠目超導體、其他過渡金屬化合物超導、低溫超導材料、氧化物高溫超導材料等。
元素超導體
2023年6月，中國科學技術大學物理學院、中科院強耦合量子材料物理重點實驗室陳仙輝教授團隊的應劍俊特任研究員等人與南京大學孫建教授課題組合作在高壓元素超導領域取得重要進展。通過超高壓技術手段，研究團隊發現元素鈧在高壓下具有高達的超導轉變溫度，刷新了元素超導最高轉變溫度的紀錄。
重費米子超導體
1975年，在重費米子金屬發現之后，人們開始在重費米子材料中開展超導探索研究，1975年和1978年，科學家們發現和已具備超導的跡象，1979年，Steglich發現在左右呈現出超導的確鑿證據，重費米子超導誕生。重費米子超導的發現打開了非常規超導研究的大門，在超導的歷史上具有重要意義。2018年，浙江大學關聯物質研究中心/物理系袁輝球團隊將放到特殊的實驗裝置中，并將溫度下降到以下，測量該超導材料的磁場穿透深度隨溫度的變化。在極低溫條件下，他們提出了一種新的超導配對態。
有機超導體
2020年5月，中國清華大學物理系宋燦立、馬旭村和薛其坤研究團隊利用分子束外延在石墨化的襯底上成功制備出單晶富勒烯薄膜。并在薄膜中發現了薄膜厚度變化誘導的莫特絕緣體超導體轉變，以及僅三層厚的薄膜具有高于體相的超導轉變溫度。他們首次澄清了摻雜富勒烯中載流子濃度依賴的超導相圖，并確定性地證明了在整個相圖上超導能隙均為無能隙節點的波聯會，與電子的關聯性和贗能隙強弱無關。堿金屬摻雜富勒烯超導體具有與銅氧化物高溫超導體類似的電子態相圖，其高達的超導轉變溫度，因此理解其超導電性和配對對稱性對探索非常規高溫超導的微觀機理具有重要意義。
銅氧化物超導體
自1986年銅氧化物高溫超導體發現以來，理解高溫超導機理和進一步提高超導轉變溫度一直是凝聚態物理研究中的核心問題。2019年，中國科學院物理研究所郭靜、周亞洲等人利用高壓下電阻和磁化率測量等綜合實驗方法對具有強二維特性的最佳摻雜高溫超導體進行了研究。他們首次采用了“面內-面間”的高壓原位電阻同步測量技術和“電阻-磁化率”一體化高壓原位測量技術。并首次觀測到了壓力誘導的超導態躍變的電阻與磁化率特征。這一發現不僅為進一步開展對高溫超體的深入研究，為理解超導電性的穩定性與奇異量子態以及贗能隙、反常金屬態、摻雜量子相變等的關系提供了重要線索，而且為高溫超導機理的突破提供了新的實驗依據。
鐵基超導體
2008年，日本科學家在鐵砷化物中發現了的超導電性，鐵基高溫超導研究的序幕從此被拉開。2008年3月左右，中國科學院物理所及中國其他同行科學家們通過稀土元素替換，在短時間內將“”體系的超導臨界溫度提高到了以上。2010年至2012年間，中國科學院物理所研究團隊再次在鐵基新超導體探索中取得突破，發現了超導轉變溫度接近甚至超過鐵砷層狀化合物且不含砷的新鐵硒基超導體，鐵基超導研究對“磁性與超導電性不相容”的傳統觀念造成的沖擊與挑戰，為促進高溫超導技術的應用奠定堅實的基礎。
鎳基超導體
2019年8月，美國斯坦福大學教授Hwang課題組率先在基于無限層結構的鎳氧化物外延薄膜中發現了超導電性。2021年4月，中國電子科技大學喬梁團隊在制備的鎳基超導外延薄膜中成功獲得了零電阻的超導電性。2023年11月，中國中山大學物理學院姚道新教授團隊首次提出了雙層鎳氧超導體的多軌道模型，這一成果為對于理解新型鎳基超導體的微觀圖像和超導機理起到了重要作用。姚道新團隊率先破譯鎳氧化物的超導機理，對高壓相的雙層鎳氧超導體進行了系統性計算，通過建立一個雙層兩軌道模型來分析了鎳氧化物超導配對的關鍵因素。這也為鎳氧超導體從實驗研究到后續的理論研究搭建了橋梁。
籠目超導體
2023年9月，北京理工大學物理學院王秩偉、姚裕貴等人發表了對籠目結構超導材料中范霍夫奇點的研究，并發現材料的CDW被完全抑制，超導轉變溫度達到最高，約為，是系列材料中觀察到的常壓條件下的最高超導轉變溫度。在該類超導體中，一個理想的范霍夫情景主要通過兩種途徑來實現。其電子結構中存在著多個VHS，同時該材料中存在二維VHS的兩種主要的不平衡態——CDW和超導，這為探索范霍夫情景提供了良好的研究平臺。
其他過渡金屬化合物超導
2001年，日本科學家秋光純發現超導電性高達的后，掀起了硼化物尤其是金屬二硼化物超導體的研究熱潮。2023年，上海科技大學物質科學與技術學院齊彥鵬課題組與中國人民大學劉凱教授及雷和暢教授合作，利用高壓技術在二硼化鉬（，一種過渡金屬硼化物）中發現了轉變溫度高達的超導電性，這是硼化物中超導臨界轉變溫度僅次于的超導體，也是過渡族金屬硼化物中最高的體系。這為探索輕元素高溫超導體帶來了新思路。
低溫超導材料
NbTi
1961年，美國Hulm等人首先報道了超導合金。NbTi合金的為，其臨界場可達，可用來制造磁場達或的超導磁體。NbTi線可用一般難熔金屬的熔煉方法加工成合金，再用多芯復合加工法加工成以銅（或鋁）為基體的多芯復合超導線，最后用時效熱處理及冷加工工藝使其最終合金由單相轉變為具有強釘扎中心的兩相合金。超導材料主要應用于制造核磁共振成像系統、實驗室用超導磁體、磁浮列車等。超導材料因其易加工、低成本和耐用，已成為最成功的實用化、商業化的超導材料。超導體未來相當長時間內將繼續得到廣泛應用。
Nb（3）Sn
1954年，材料是由貝爾實驗室Matthias發現，直到1970年代初才實現商業化生產。是一種具有晶體結構的鈮錫金屬間化合物，其超導轉變溫度為，在時的上臨界磁場可達，磁場下能承載的臨界電流密度約為，因此，主要用于制作的超導磁體。2011年，Bruker公司已采用開發了，的NMR系統。也是的一個研究熱點，主要由于它具有優異的應變特性，但是這種材料的加工窗口更窄，制備更為困難。日本國立材料科學研究所對該材料的研究工作較為突出，已能制備高性能長線，并實驗繞制了高場內插線圈。和是應用最為廣泛的兩種超導材料。用合金線材繞制一個的超導磁體，用線材繞制一個的超導磁體已經不存在任何的技術問題。這些導線的主要生產廠家是美國牛津超導公司、歐洲先進超導公司、日本古河公司以及英國Luvata公司、中國西部超導公司等。
氧化物高溫超導材料
鉍系高溫超導帶材
1988年，日本NIMS的Maeda發現了臨界溫度達的鉍系氧化物超導體，后經證實他們得到的是和的混合物，的為，而的是。鉍系超導相是一種陶瓷結構，無法直接加工成帶材。通常采用粉末裝管法，即將脆性的超導粉包裹在金屬套管里制備成導線。帶材工藝流程一般是先將原料粉末裝入銀管，通過拉拔軋制，然后退火熱處理。經過十幾年的發展，利用這種方法，可以開發出長度為千米級的鉍系多芯超導線材，且技術已經比較成熟，已達到商業化生產水平。超導體具有較強的各向異性，在液氮溫區的不可逆場較低，在較小的磁場下，其臨界電流會顯著降低，不適合用于強磁場場合。因此，在液氮溫區，超導體主要面向“超導電纜”應用。作為鉍系的另一個分支，是唯一可制備成各向同性圓線的銅基氧化物高溫超導材料，因此，它仍然受到一些研究者的關注，主要瞄準低溫高場下的內插磁體應用。美國牛津超導公司和佛羅里達高場實驗室等通過高壓熱處理+慢升溫工藝優化，大幅度減少了空洞，使得導線的工程電流密度提高到。他們合作繞制的高場內插磁體，在的背景場下，產生了的磁場。
釔系高溫超導帶材
臨界溫度達的釔系超導體（）是第一個被發現的超過的高溫超導體。釔系可以在強磁場下承載較大的臨界電流，是真正的液氮溫區下強電應用的超導材料。由于釔系超導體帶材在強磁場下具有更為優異的性能，近年來，它已成為超導材料的研究熱點，研究重點是降低成本和提高性能。自1999年第一根100米長釔系超導體帶材被制備出來以后，第二代高溫超導帶材的研發單位已逐步發展成為以企業公司為主，主要的研發單位為美國SuperPower公司，日本Fujikura和SWCC公司，美國AMSC公司，德國THEWA公司以及韓國SuNAM公司等。經過近20年的發展，基于雙軸織構和薄膜外延技術的第二代高溫超導釔系超導體帶材逐步發展成熟，處于產業化前夜。隨著釔系超導體長線的量產，人們也在嘗試基于釔系超導體帶材的超導電力裝置示范應用，如超導儲能、超導限流器、變壓器等。最近，美國Florida 高場實驗室和SuperPower 公司合作，使用100安的100米長的釔系超導體帶材繞制了一個高場內插線圈，在背景場下，產生了的磁場，創造了世界紀錄。
應用
超導指的是某些材料溫度降到臨界溫度以下，電阻突然消失為零的現象。作為20世紀最偉大的科學發現之一，超導體具有零電阻和完全抗磁性等一系列神奇的物理特性，在科學研究、信息通訊、工業加工、能源存儲、交通運輸、生物醫學乃至航空航天等領域均有重大的應用前景，受到人們的廣泛關注。
強電應用
高溫超導強電應用主要涉及電力、科研、生物醫學等諸多領域。
電力
在電力系統中采用超導技術可以提高單機容量和增加電網的輸送容量、降低傳輸損耗、提高系統運行的穩定性和可靠性、改善電能質量降低電網的占地面積和電網造價及改造成本，并使超大規模電網的實現成為可能。超導電纜、超導變壓器、超導故障電流限制器和超導儲能器已發展至或接近工程實用階段。例如，2021年深圳平安大廈啟用的三相同軸高溫超導電纜，其電流承載量可達同等粗細銅纜的5倍，輸電損耗僅為傳統銅纜的8%，即為該領域的應用實例。超導發電機和超導電動機的研制也取得重要進展。
科研
在科學研究儀器上，超導磁體可用來制作超導高能加速器，利用超導磁體產生的強磁場可以極大地增加加速器能量、減小損耗、減小加速器半徑、減少占地面積，利用超導磁體研制出了超導回旋加速器、超導同步加速器、超導對撞機和超導直線加速器。
生物醫學
在醫學上，超導技術主要應用于核磁共振成像（NMRI）和核磁共振儀（NMR）。NMRI的磁體系統中的主磁體采用超導磁體不僅可以比常規磁體產生更強的主磁場，而且均勻性高、穩定性好，能縮短測量時間，使圖像更清晰且具有更多的功能，NMRI裝置中所用的磁體絕大部分采用超導磁體。
弱電應用
超導在弱電領域中的應用也是多方面的，其中主要是在電子學、通信、精密測量和量子計算等領域，因此形成了一門“超導電子學”新學科。超導電子學已經在很多方面發揮出無可替代的作用，尤其在超導量子干涉器件（SQUID）、微波器件、超導計算機等幾個方面。
超導量子干涉器件
Squid是探測磁信號最靈敏的傳感器，可以分辨的磁場，一切可以轉化為磁場的物理量，例如電流、電壓、電感、磁化率溫度、位移等，都可以用它來探測。
微波器件
高溫超導微波器件主要可分為高溫超導微波無源器件和高溫超導微波有源器件。由于高溫超導薄膜有很低的表面電阻，在相同溫度和頻率下，比常規導體要低1~3個數量級，用以構成微波器件時，其性能相比傳統器件將有明顯的改善。高溫超導微波無源器件主要有高溫超導微波諧振器、高溫超導濾波器、高溫超導天線、高溫超導多工器、高溫超導開關、高溫超導延時線等。
超導計算機
超導數字計算機是基于約瑟夫森結快速單磁通量子（RSFQ）機制的新一代高速低耗、超大容量、超級計算機。約瑟夫森器件的極高的開關速度及低功耗使它能大大提高數字計算機的運算速度、減小體積。利用RSFQ邏輯/存儲電路可以實現所有數字電路所需的邏輯功能，可制成超導存儲器、超導大規模集成電路。
抗磁性應用
超導磁懸浮列車
在交通運輸領域，一個具有代表性的應用是HTS磁懸浮列車的研制，日本在2004年美國應用超導會議上報告研制成功了用帶材的磁浮列車1/2模型跑道磁體系統引起了廣泛注意，日本長期進行超導磁浮列車的研制工作，在山梨線上達到了550千米/小時的最高載人速度和1000千米/小時的相對速度，整個技術已經長期試驗達到了可實際應用的程度。超導磁懸浮列車利用超導材料的抗磁性，將超導材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導體，所以磁體和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應可以制造高速超導磁浮列車。
超導核聚變反應
超導核聚變反應核聚變反應需要1億~2億攝氏度的高溫，但沒有任何耐溫材料可以存放這樣高溫的物質。超導體產生的強磁場可以將參與核聚變反應的高溫物質進行“磁隔離”將這些物質約束在一個有限的區域內和容器壁隔離，這樣便保護了容器。
參考資料 >
打開低溫的大門.m.toutiao.com.2022-06-14
刷新紀錄！中國團隊發現最高超導轉變溫度的元素超導體.環球網.2024-06-14
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物理系在富勒烯有機高溫超導體研究方面取得重要進展.清華大學物理系.2024-06-15
進展｜壓力下銅氧化物超導體的2D-3D超導態躍變.中科院物理所.2024-06-14
鐵基超導研究取得系列進展.中國科學院物理研究所.2024-06-14
中國科學家對鎳基超導體的機理研究取得重大突破.央視新聞客戶端.2024-06-14
北理工團隊在籠目結構超導材料方面取得重要進展.北京理工大學物理學院.2024-06-14
物質學院齊彥鵬團隊創造過渡金屬硼化物超導溫度新紀錄.上海科技大學物質科學與技術學院.2024-06-14
實用化超導材料研究進展與展望. 中國物理學會期刊網.2024-06-14
PNAS | 深夜實驗室，浙大科學家發現重費米子超導的新特性.浙江大學學術委員會.2024-06-14
角分辨光電子能譜研究揭示三層銅氧化物超導體高臨界溫度的電子結構起源 | 進展. 中科院物理所.2024-06-15
找到鎳基超導“看不見的手”. 中國科學報.2024-06-15