什么是超导材料呢？

顾名思义，就是没有电阻的超级导体，电流在其中传导没有任何损耗。那么超导材料是如何实现0电阻的呢？这就要从电阻的本质说起了。在金属导体之中存在着被称为“晶格”的结构，它们是由原子核与内层电子组成的，由于原子核的束缚，内层电子没有办法自由活动，便形成了这种相对稳定且带有正电的晶格结构，这种结构只能在平衡位置进行有限的活动。与之相比，带负电的外层电子就要自由多了，它们可以随意活动，当外加电场出现之后，外层的自由电子便会运动起来形成电流。

自由电子在运动的过程中，有时会与晶格发生碰撞，从而加剧晶格的活动。

自由电子通过撞击，将自己的部分能量传递给了晶格，发生了损耗，这就是电阻，而晶格又通过振动将能量转化为了热量，于是导线便会升温，电阻越大的材料，温度升高的速度也就越快，能量在经过导线时发生的损耗也就越多。有没有什么办法可以降低一种材料的电阻呢？有，而且很简单，那就是降温。很早的时候，科学家们便发现，大多数的金属随着温度的降低，电阻也会相应降低，于是就有科学家猜想，如果将温度降为绝对零度，电阻是不是也就会随之消失呢？

科学家们的猜想在1911年得到了证实。

科学家海克·卡莫林·昂内斯通过特定的方法实现了氦气的液化，从而得到了4.2开尔文的低温。开尔文是绝对温标，你可以将其理解为从绝对零度开始的摄氏度，4.2开尔文也就是比-273.15摄氏度高了4.2度。昂内斯发现，汞随着温度的下降，电阻会随之下降，当温度降到4.2开尔文的时候，汞的电阻便彻底消失了。

昂内斯的实验证明了电阻是可以降为零的，而且不同的物质电阻降为零所需的温度也不同，并不一定要达到绝对零度才可以。

这些电阻降为零的物质就是我们所说的超导材料，那么为什么温度下降了，电阻就会降为零呢？这是一个比较复杂的问题，我们尽量将其简化并用一种谁都能听懂的方式来进行讲解，当然，这可能会牺牲一些准确性。前面已经说过了，自由电子带负电，当它移动时，会与带正电的晶格发生相互作用，致使晶格发生轻微运动，而这种运动又会影响到后续自由电子的活动。

同样带负电的两个外层电子之间原本是应该相互排斥的，带因为电子与晶格之间的相互作用，致使前后两个电子形成了一种牢不可破的固定运动模式，这两个电子就被称为一个库伯对。

同样的原理，多个库伯对之间也会以这种形式产生联系，从而形成更大的凝聚态库伯对。电子本来是不能处于同一个能级的，但形成库伯对之后，它们就会全都处于最低的能级，由于形成库伯对的电子已经处于最低能级，所以晶格没有办法使这些电子减速，于是电阻也就消失了。

因为超导材料可以毫无损耗地传输电流，且还拥有抗磁等特殊性质，因此在诸多高精尖领域都有应用，所以实现常温超导就成为了一个大火的研究课题。

1987年中国科学家赵忠贤使用钇钡铜氧在90K的温度下实现了超导，2018年，德国科学家又通过加压的方式在170K的温度下使十氢化镧实现了超导。而在2023年物理学家迪亚斯则宣称自己在1万个标准大气压下实现了21摄氏度的氢氮镥超导，这一成果的确惊人，但始终未能得到验证，甚至被质疑造假。看来，想要实现常温超导还有一段路要走。