美 国 “ 超 导 热 ” 近况

武夷山

（发表于《国际科技交流》1988年7期）

   最近 ， 美国康 奈尔大学和 罗切斯特大学的 研究人 员宣布 ， 他们 已用超导 材料 制造 了一种 数据传输线 ， 它 每秒钟传输的信息量 比现 有的 任何其它传输线都大 ， 它 有可能最先成为具 有 超导特性 的产 品 ， 罗切斯特大学 的Gerard Mourou 认为 ， 这一 成绩 “ 可能引起高速 电子器 件 和通信的 一场革命 ” 。 但是 ， 在室温超导 实现 以前 ， 这 种传输线的最 可能的 用途大概 只限于 计算机芯 片间的连 线 。

 这 只是 美 国 “ 超导热 ” 中的 一 项成就 。 目 前 ， 美国政府 、 学 术界和工业 界等各 方面都十分重视超导研究 。

 与艾滋病研究相 比 ， 里根政府对 超导 研究 给予更加 切 实的注 意 。 1987年7 月里 根 关于超 导研究的十一点方案提 出后 ， 有关经 费主要落 实在国防 部的国 防 高 级 研究 项 目 署（DARPA） 。 到 9月中旬 ， 已收到 关于超 导研究的 202项课题 申请 ， 其 中120 项来 白工业 界 ， 60项来 自大学 ， 12项来 自政府 实验室及其 它非营利实验 室 。 这 些 申请共涉及研究人 员192 人 （有些人提交 了不止 一 份 申请） 。 从技 术角 度分类 ， 202项 课题 申请中有78 项是关于 块 状 超导 体的 ，67 项是关于薄膜超导 体的 ， 22项是 关于厚膜 与涂敷层超导体的 ， 还 有32 项涉及 了 这三类超导体的两类或全部 ， 另有几 项 申请与 超导研究的情报活动有关 。

 除 了国防 部以外 ， 国家科学基金会也收到 了许 多关于超导 的课题 申请 。 国家科学基金会 和其 他有关机构共 拿出 2700万美元用于超导研 究 。 据美国总统 科学顾问威廉 · 格雷厄姆 1987年 10月 20日在众 议院 科学 、 空 间与技术委员会 作证时估计 ， 美国联邦政府 1987年在超导研究 上 将花 费约 5500万美 元（ 包括 低温超导 与高温 超导） 。

 考虑到超导研究的突破可能带来 巨大商业 利益 ， 美国联邦政府 的许多官 员都 认为 ， 关于 超导研究成果的情报 不能完 全公开 。 比如 ， 在 国家科学基金会 1987年 8月21 日举 行的一次记 者招待会上 ， 有记者问： 里根总统 的十一点 方 案包括 修改信息 法 ， 以限制外国人接触政府实 验室的超导 研究成果 ， 基金会 怎么 看 这个 问 题？ 国家科学基金会董事会主席回答说 ， 日本 的 许多政府实验 室也没 向 美 国 开放 ， 我们应 该 与 日本对着干 ， 它让步我们才让步 。 他说 ， 虽然他本人非常拥护 科学国际化 的原 则 ， 但是 其他国家必须也这 么做 才行 。 本来 ， 国家科学 基金会是支持科学 界的一贯主张 —— 科学 成果 国际共享的 。 可是 ， 面对超导研究这 一具 体问 题 ， 连基金 会也改变态度 了 。

 美国大学界的热情 也很 高 。 1987年10 月 9日 ， 乔治.华 盛顿大学工程 与应 用 科学学院 的 “ 技 术 与战 略研究研究所 ” 举办了一次题为 “ 高温超导的前景与挑战” 的报告会 。 号称 “ 氢弹 之父 ” 的爱德华 · 泰勒作 了主题发言 。 他在发 言里 多次强 调在超导研究中进行合 作 的 重 要 性 。 他说 ， 实现和平的唯一方法不是对人说你 该干些什么 ， 而是我们应一道 干些什 么 。 只有 这 样 ， 才能消除相互间的猜忌 与疑虑 。 正如两个 电子可结合成 电子对一样 ， 我们也要 合作研究超导问题 。 要想认识超导 的机制 ， 要想探讨 超导应用的 可能性 ， 就得进 行合作 。 不应 当相 互保密 。 健康的 合作 ， 可以导致造福于全人类 的成果 。 超导 发现 的战略意义就在这里 。 他的 讲话赢得 了热烈的掌声 。 显然 ， 大学界与政府 对超导研究情报交流的态度是 不同的 。 9日上 午有三个报告 ， 题 目分别是①高温 超导 的物理 基础及应用 。 ②块状高温超导 体 。 ③厚膜、 薄 膜和极薄膜高温超导 体 。 下午进 行 了 专 题 讨 论 ， 题 目分别是①机械特性和特征 。 ②薄膜加 工特性 及应 用 。 ③块状导 体的设计与制造 。 这 些报告与讨论主要总结 了迄今 已做过的工作 。 据报道 ， 最 近在其他地 方召开的几个讨论会也 没 出现什么引人注 目的论文 。

 美国工业界在超导研究上下的赌注更大 。 微 电子和 计算机技术 公 司制定 了一个 两阶段高温 超导研究计划 。 任何 由美国人控 制的公司 ， 只 要 投资125000 美元 ， 都可 参 加 这个计划 ， 最 后分享成果 。 这项计划 将于1987年年底开始 ， 1988年上半年建成有关设施 ， 并 在 1988年之 内把 研究队伍组织好 。 第一阶段的 任务是① 电子应 用关键技术问题 的模 型化 ② 全面评价超导技术的发展 ③一系列探索性实 验 ， 旨在显示高温 超导薄膜应 用的可行性 。 美 国电子行业已有近 20家大公司参加 了 这 一计 划 ， 它们是： 高级微器件公 司 ， 联 合 信 号 公 司 ， 贝尔通信研究公司 ， 波 音公 司 ， 控制数据 公 司 ， 数字设备公司 ， 柯达公 司 ， 通 用 电气公 司 ， 哈里斯公司 ， 休莱特-帕卡德公 司 ， 霍 尼 威 尔公司 ， 马丁 · 马利埃塔公司 ， 3M公 司 ，Motorola公司 ， 国家半导体公司 ， 国家无线 电 公 司 ， 洛 克威 尔国际公司 ， Unisys公 司和威斯汀豪斯 公 司 。 值得注意的是 ， 美国 电话电报公 司与IBM 公司这两个大头未 参 加 。 看来 ， 它 们 自恃实力甚强 ， 不愿 与其他公 司分享成果 。 事实上 ， IBM公司确实很强 ， 它 已取得 了液氮 温 区临界 电流4.6 X 10⁶ 安培/ 平方 厘米的 目前 最好成绩 。 最近 因超导研究而获得诺贝尔物理 学奖的两名 科学家也是IBM 的研究人 员 。

 持像美国电话 电报公司和IBM 公 司 这 种 态度的毕竟是少数 。 多数对超导 感兴趣 的公司 都在谋求 与各方面合作 。 1987年10 月 12日 ， 在加 州的帕洛阿尔托成立 了一个专 门研究 与制造超 导 电子器件的公 司 ， 叫Conductus Inc.。公 司 的科学顾 问委员会 由来 自斯坦福大学 和加利福 尼 亚 大学 伯克利 分校 的 6名杰 出科学家组 成 。 这个公司一成立 ， 就有不少 公司 向它 投资 。 它 在第一次 筹款中已搞到 600万美元的 资 金 。 它 打算探索的应 用领域有： 甚高速数字器件 ， 磁 场检测器（ 超导量子干涉仪） ， 其他检测 器 与 传感器 ， 还 有集 成 电路间与印刷 电路板 间的高 速连线 。

 同样 ， 大学也在寻求 与工业界 和 政 府 合 作 。 地处宾夕法尼亚州 的Lehigh 大学率先 发起 成立 了一个超导研究联 合体 ， 现 已有11 家单位 积极表示愿意参加 。 大学 目前正 在与三 家公 司商谈此事 ， 如果谈 成 ， 则联合 体又将增 加三个成 员 。 除 了联 合体成 员集资外 ， 它 还将 得到宾夕法尼亚州政府 的 资助 。 它 所感兴趣 的 具 体领域 有： 固态化学 ， 微结构控 制 与 特 征 化 ， 线材拉 伸和带 材浇铸制造法 ， 高频性 能 。

 一些明智之士 清醒地看到 ， 不能让超导热 冲 昏头脑 。 在 1987年10 月 20日众 议院 科学 、 空 间与技术委员会的 听证会上 ， 好几位 作 证 的 科学家都指 出了这 一点 。 有的 说 ， 热情高涨便 容易忽视问题 ， 现在是正视 问题 的时候 了 。 有 的说 ， 不能让超导研究 成为一 种时髦 ， 因为任 何 时髦都注定是 短命的 ， 而超导研究 却要求长 期的奋斗与长期的投资 。 科学家们仍面临着大 量 艰苦的工作 。 1987年 ， 美国国家科学院、 国 家工程 科学院和医学研究所三 方组 成的科学 、 工程 和 公共政策委 员会 召集 25名专家开过 一次 关于高温超 导的 讨论会 。 这 些 专家 认为 ， 美国的高温超导研究应在以下八个方面努力：

1.      深 入理解现 有高温超导材料 的几个重 要特性 ， 尤其是临界温 度T_C、 临界磁 场 上 限H_C2 和临界 电流密度I_C 。

2.      弄 清超导的基本机制 。

3.      寻找新的高温超 导材料 。

4.      在质量可控 与可重复的前提下将现有 高温超导材料制备成薄膜 ， 确 定何 时生长薄膜 的方 法适 于器 件的制造 。

5.      将现 有高温超导材料制成块状导体 ， 尤其注重提高其 电流密度 。

6.      加深对新材料 的化学 、 化 学工程和 陶 瓷特性的认识 ， 尤其注 重合成 、 加 工 、 稳定性 和大规模生产的方法 。

7.      在合适的薄膜技 术 出现后 ， 制造 以超 导微 电路或超导体/半导 体混合电路为基础 的 电路器件和 电子器件原型 。

8.      在合适的块状导体问世后 ， 制造高磁 场磁铁、 交直流 电力器件、 旋转装置、 传输线 路和能量存 储器件的原型 。