圖解超導體

　　超傳導是指「導體的電阻為零」的現象，雖然超導體得在低溫才可作用而使發展受限，但其高能量密度、省能源、低發熱、高靈敏度等特性仍是其他材料無法比擬的。在環保需求下，將來超導體絕對是在電力、醫療、運輸、資訊等領域不可或缺的材料。預計在二○二○年時，全球應用超傳導的市場約為兩千億美金，其中，電子方面約佔五成餘，而運輸、醫療方面則約佔其餘的四成餘。因此，若能了解這個即將成為未來趨勢的材料，也就代表先掌握了商機與尖端資訊！

本書特色

　　本書第一章先由物理、化學角度，說明超傳導作用的基礎理論，以及超傳導的特性與形成條件，第二章則為你整理出超導體的材料與超導體線材、薄膜與磁石等的製造技術。最後一章則介紹超導體的應用領域，例如：於磁浮列車、發電機、變壓器、精密磁氣測定、超高速超傳導計算機、超傳導濾波器……等的運用，及其未來可能的發展，循序漸進地帶領你認識超導體的奧妙。

　　◆以圖解方式，深入淺出介紹超導體的技術、材料與應用。
　　◆每個單元皆做重點提示，化繁為簡，幫助你掌握內文要意。
　　◆書末收錄專有名詞索引表，讓你隨時都能快速查詢所需資訊。

作者簡介

下山淳一

　　一九六二年生於日本岐阜縣。一九八六年畢業於日本東京大學工業化學系，一九八八年同大學工學系化學能源研究所畢業，隨後並取得工學博士。一九八八年進入旭硝子株式會社，服務於中央研究所任研究員。一九三三年擔任東京大學工學部助理（應用化學系），現為東京大學工學部助理教授。

審定者簡介

陳政維

　　台灣大學物理系教授。美國加州大學聖地牙哥分校物理博士。主要研究領域為超導體與磁性，以及兩者之間的交互作用關係。關於奈米尺度的超導體材料探討，也是目前的研究重點。

譯者簡介

王政友

　　一九四四年生，台北工專（現改制為台北科技大學）電機科畢業。一九六五年進入台灣電力公司擔任儀控專業工程師。一九七三年於美國匹茲堡接受發電機組之計算機控制培訓，一九八○年於日本EPDCI接受水力發電廠之遙測遙控培訓，一九八三年完成自製遙測遙控系統WL-8300。著有《IC之應用叢書 1-7》（無線電界），譯有《圖解光觸媒》、《圖解半導體》、《圖解有機EL》（以上由世茂出版）等。

前言

第一章　基礎篇
1. 什麼是超傳導？（電阻為零！）
2. 發現超傳導的第一步
3. 超傳導的發現
4. 超傳導狀態有其限界存在
5. 探索具有超傳導現象的元素
6. 製作超傳導物質之文化始源
7. 種類逐漸增加的超導體
8. 令人躍躍欲試的超傳導
9. 高溫超導體的登場
10. 高溫超傳導熱
11. 高溫超導體的獨特構造
12. 100K級超導體之巨大礦脈的切口
13. 逐漸被發現的高溫超導體
14. 強制製造出高溫超導體
15. 超導體臨界溫度向上提升的歷史
16. 高溫超傳導熱裡側的發現
17. 何以具有超傳導作用？（1）（希望瞭解不可思議的超傳導）
18. 何以具有超傳導作用？（2）（金屬中自由電子的活動）
19. 何以具有超傳導作用？（3）（無法僅以電子作出說明）
20. 何以具有超傳導作用？（4）（電子間有引力作用）
21. 何以具有超傳導作用？（5）（成對電子的集團運動）
22. 何以具有超傳導作用？（6）（電阻便因此而為零）
23. 什麼情況下超傳導會被破壞？
24. 若將磁石移近超導體時將發生何種現象？
25. 何以磁場不能進入超傳導體中？
26. 超導體是否始終厭惡磁場？
27. 強制將磁石移近超導體時將產生何種現象
28. 能夠承受強磁場的第II種超導體
29. 什麼是量子化磁束？
30. 超導體截止至實用化之間的長年歲月
31. 將量子化磁束予以束縛！
32. 希望能夠在超導體中流通大量的電流
33. 電阻為零所帶來的福音
34. 決定臨界溫度（Tc）的因素是什麼？（1）（能否設計出高Tc的物質？）
35. 決定臨界溫度（Tc）的因素是什麼？（2）（製造方法極為重要）
36. 高溫超導體的特徵（1）（Tc大幅變化）
37. 高溫超導體的特徵（2）（方向錯誤時無法流通電流！）
38. 高溫超導體的特徵（3）（處於超傳導狀態卻無法在零電阻下流通電流）
39. 超導體的狀態圖 （超傳導狀態限界的總結）
40. 超傳導電子之隧道效應的異常
【專欄】高溫超導體熱的秘聞

第二章　材料篇
41. 如何將超導體製成線材
42. 超導線並非只是一條超導線
43. 超傳導線材的製造方法
44. 從金屬超傳導線材到高溫超傳導線材
45. 若將超導體製成薄膜時將又如何？
46. 能否使用超導體之塊？
47. 高溫超導體的強力磁石為巨大的寶石 BR>48. 製作超傳導材料所面臨的圍籬

第三章　應用篇
49. 應用逐漸廣?的超傳導所形成的大樹
50. 超傳導輸電電纜的開發
51. 超傳導輸電電纜的結構
52. 超傳導輸電電纜之試驗
53. 次一世代的超傳導線材是什麼？
54. 利用超傳導線材製造電磁石
55 .利用超傳導儲存電力
56. 高靈敏度磁共振中不可或缺的超傳導電磁石
57. 超傳導在磁浮列車中的作用
58. 磁浮列車的安全性與未來展望
59. 以高磁場控制電子或帶電粒子的動作
60. 使用高磁場以選別物質
61. 高溫超傳導磁石塊的廣泛應用
62. 以冷凍機冷卻的超傳導
63. 超傳導電磁石所開拓的新研究範疇
64. 製造出高純度矽的超傳導電磁石
65. 活用於各種電力機器上的超傳導
66. 作精密磁氣測定的超傳導元件
67. 測量腦或心臟的磁氣！
68. 不發熱的超高速超傳導計算機
69. 支援行動電話社會的超傳導濾波器
71. 若有朝一日實現室溫超導體時？
72. 支援21世紀之地球環境的超導體

索引

　　我們每天所過的富庶生活，可說是拜科學技術高度發展所賜。在各式各樣的尖端科學材料中，包括了將磁石這些自古以來便已使用的材料加以革新，製造出與工業革命之前完全不同功能的新材料。這些具有新功能的材料中，有些就如真空管一般，在風靡一世紀之後，至今幾乎已被人所遺忘；有些材料則一直隨著社會發展而廣被應用，並逐年成長；有些則是在近幾年方才急速發展、普及，並被期待成為未來技術。

　　超傳導為一九一一年間突然發現的物理現象，這種現象說來簡單，也就是「導體的電阻為零」。迄今雖然許多新的物理現象仍在學界中被持續研討，不過，自從發現超傳導的性質後，這種現象便一直被探討如何應用於較通俗的能源方面。約經半個世紀，確定了超傳導在能源應用上的優越性之後，業界成功地開發了真正的實用材料，日本也發表了磁浮列車的計畫；爾後便從分析超導體現象的理論作為起點，開始進行設計與研發新的電子裝置。但在又過了五十年後的今日，儘管期間已發現了高溫超導體的重大成就，一般人仍舊覺得超傳導屬於「未來技術」而裹足不前。其實，這本書中所介紹的各種技術現今皆正在進行發展之中，無奈這種材料若非於低溫使用，也就是不設法加以冷卻時，並無法顯出特有的超傳導現象，由於這種因素，導致超導體迄今尚無法快速普及。

　　本書擬自物理、化學等側面乃至各種應用上，就超傳導的特點加以整理並作出說明，希望使讀者能藉此瞭解，在進入二十一世紀之後，超傳導應該即將被廣泛地應用於許多領域。若讀者能夠透過書中總計72個主題的說明，體認到超導體實為生活周遭之物時，也會是筆者最感快慰的一件事。