6月24日，在北京举办的国家科学技术奖励大会上，江苏“群星闪耀”，斩获39项通用项目奖项，其中主持完成14项。在这14个获奖团队中，来自南京大学的闻海虎教授团队不止一次登上国家科学技术奖的领奖台。
2004年，他所主持的高温超导体磁通动力学研究获得国家自然科学二等奖；2013年他因为对铁基高温超导材料的研究，获得国家自然科学一等奖（第四完成人）。今年是他第三次获得国家自然科学奖。三次获奖内容不同，但都与“高温超导”研究紧紧相连。
多次获奖的荣誉光环背后，有着长达10年甚至20年在基础研究领域的默默耕耘，也有着让科研成果转化为现实生产力的创新动力。
探索面向未来的低能耗材料
闻海虎教授长期从事超导材料和物理问题研究，从研究生开始就投入超导物理研究，30多年来一直在超导这一领域默默耕耘。
早在1911年，科学家就发现了这一神奇的物理现象：普通导体可以导电，但导线一般有电阻，一通电就会发热，就会产生电能损耗；而一些导体在一定的低温下其电阻降为零，通电以后并不发生热损耗，因此可以在导线中通过强大的电流，产生极高的磁场。根据这些性质，可以开发出很多重要应用。简单来说，这一现象背后在于其内部的电子行为进入了一个新的量子状态，自由电子两两配对（库珀对）以后，它们的行为与单个电子截然不同，能够相干在一起发生宏观凝聚现象，从而实现电流在超导体中的无阻流动。
超导研究已经有100多年历史
超导现象自1911 年被发现以来，就以其独特的魅力持续不断地吸引着广大科学家的关注，这不仅因为它能展示量子力学在凝聚态物质中的一些美妙而重要的规律，同时又具有很多潜在的应用。实现室温超导和实现超导体的大规模应用是人们梦寐以求的事情，而且并不是不可能的。因此，超导学科在未来几十年还会呈现出长盛不衰的景象，这是其学科发展内在规律所决定的。
超导研究之所以持续不断地引起众多科学家的关注，是因为它总是伴随一些新材料的发现，出现了很多崭新的研究内容，如此逐层逐级地把超导研究引向深层次。超导中的载流子是两个电子形成的库玻对，其统计和热力学规律完全不同于金属中的电子。超导体中的电子对能够发生宏观量子相干效应，因此出现零电阻和完全抗磁性。
因此，超导研究不仅具有重要基础物理意义，也具有广阔应用前景，它成为世界各发达国家竞相角逐的领域。上世纪80年代末开始，高温超导体被陆续发现，对高温超导机理的研究，还处于探索阶段，也是Science杂志评选出来的人类目前面临的125个重大科学问题之一。
闻海虎团队此次获奖项目，正是针对高温超导体中的铁基超导和镍基超导开展机理研究并取得重要进展，在10余年间围绕该项研究已经发表了百余篇相关科学论文，此次报奖的有5篇代表性工作，其中多个创新亮点被学术界所关注。比如，团队针对超导态下电子配对的机理，从多角度论证了铁基电子配对的本质特性；在镍基无限层超导薄膜中，团队通过实验发现其主要的配对形式是d波超导能隙。
超导体的零电阻特性使其成为一种理想的低能耗材料，将在能源领域、信息领域带来深刻的变革。在闻海虎看来，超导研究领域正蓬勃发展，基础研究和应用也正逢其时。“目前产业界已有一些应用，比如核聚变研究的磁体、医院内核磁成像的磁体、高频滤波器、量子计算等。现在高温超导材料还不是太多，挑战和机遇并存，我们将再接再厉，发现并合成更多好用的高温超导体，争取更大的科学突破。”闻海虎说。
室温超导仍是人类的一个梦想
“一个创新工作很难预计其结果和投入时间，我们一般是产生某个思想，或从一种新样品开始，然后组织实验和研究，但思路是否正确，难度究竟有多大，这无法从工作开始的时候就可以预测，这就跟打一场战役一样，你无法完全把握战役演变的情况。”闻海虎说，做科研也需要恒心和耐性，无论顺利与否都需要认真去做，“我们的一些课题方向，即便是最快的，周期也要两年左右，比较困难的，需要四五年后工作才能开花结果。”
超导体的零电阻特性使其成为一种理想的低能耗材料，将在能源领域、信息领域带来深刻的变革。去年“室温超导”引爆全球科技界，一段时间内成为科学热点和社会普遍关心的问题，超导的应用备受全球瞩目。室温超导仍是人类的一个梦想，科学家的探寻脚步一直没有停歇。
在闻海虎看来，超导研究领域正蓬勃发展，基础研究和应用也正逢其时。“目前产业界已有一些应用，比如核聚变研究的磁体、医院内核磁成像的磁体、高频滤波器、超导低功耗计算和量子计算等等。目前大量的超导应用都还要处于需要液氦温度才能实现，这需要非常庞杂的技术。”闻海虎说，中国科学家也开展了一些高温超导应用的研究，在超导应用研究领域也处于先进水平，各方都在扎实推进，“目前高温超导材料还不是太多，铜基超导的应用正慢慢铺开，铁基超导、镍基超导正在研究当中，挑战和机遇并存，作为超导科研工作者，我们将再接再厉，发现并合成更多好用的高温超导体，争取更大的科学突破。”
更多超导材料应用于生活
中国超导的领先，离不开国家大力支持，并实现在多个领域的应用。
上世纪六七十年代，中国就开始超导研究。“863计划”诞生不久，超导就作为专项列入。“十五”期间，国家对“863”超导专项给予大力支持，当时的科技部投入经费约1亿元，加上社会各界的投入，课题总经费约4亿元左右。该专项取得了丰硕成果，其中一部分完全达到世界先进水平。
近年来，国家层面有关超导的顶层设计、政策也是密集出台。2021年12月，工信部联合科技部、自然资源部发布的《“十四五”原材料工业发展规划》提出，实施前沿材料前瞻布局行动，支持科研单位联合企业，把握新材料技术与信息技术、纳米技术、智能技术等融合发展趋势，发展超导材料、智能仿生、增材制造材料等，推动新的主干材料体系化发展，强化应用领域的支持和引导。这被业界视为明确了超导材料在现代产业中的定位。
超导的重视，离不开其巨大的应用价值。例如在超导电缆领域，我国已实现落地应用。
超导材料可使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗趋近于零。一条35千伏超导电缆相当于传统220千伏电缆的输送容量，可以替代4至6条相同电压等级传统电缆，较以往可节省70%的地下管廊空间。在我国，据悉每年电力传输上的损失就高达上千亿度，若换成超导材料，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。
2004年，中国第一组超导电缆系统正式并网。我国成为继美国、丹麦之后，全球第三个将超导电缆投入电网运行的国家。2013年，国内首套30米、35千伏低温绝缘高温超导电缆挂网运行，标志着中国在实用低温绝缘高温超导电缆技术中获得突破。2021年12月，全球首条超公里级高温超导电缆商业化示范段在上海正式投运，标志着中国超导输电应用迈入全球领先行列……
南京大学教授、长江学者特聘教授、美国物理学会会士闻海虎最近在接受媒体采访时介绍，目前超导材料实际上已经应用在很多产业了，比如核聚变研究的磁体、医院内核磁成像的磁体、高频滤波器、量子计算等方面，都有应用。
2016年9月，在美、日、欧等国家的铁基超导线制备还处于米级水平之际，中科院电工研究所研究员马衍伟团队成功研制国际首根100米量级铁基超导长线。这是铁基超导材料从实验室研究走向产业化的新的里程碑。
在中国，超导为大众所熟知的要数磁悬浮列车。2002年12月31日，由中国铁建承建的世界首条磁浮运营线——上海磁浮列车示范运营线通车运营。2016年5月6日，中国首条自主设计、自主施工、自主制造的具备完全自主知识产权的中低速磁浮商业运营示范线——长沙磁浮快线开通。目前，国内还有北京地铁S1线、广东清远磁浮旅游专线、凤凰磁浮观光快线等多条已投运或在建的磁悬浮线。
2021年1月，世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线，设计时速620千米。
文章来源： 上观新闻，钱江晚报，新华日报，科技导报
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