1.超导材料的新发现
在地球上，所有的元素和材料都有电阻，就算是导电性最好的银、铜、铝也不例外。1911年，在荷兰科学家卡末林。昂内斯的实验室里，一种奇怪的现象出现了：水银在绝对温度4.2K时电阻突然消失！这是科学史上第一次发现超导现象。这个新发现使科学家们欣喜若狂，因为超导材料没有电阻或电阻极小，从理论上说其输送的电流可达无穷大，能大大提高发电机、核电站等的工作效率，因而具有极大的科学价值。
高温超导的发现，迎来了超导研究的新时代。高温超导体（相对于低温超导体而言）的研究迅速发展成为世界性的浪潮，高温超导体成为家喻户晓的时髦名词，它的影响已经超出了物理学界的范围。
美国贝尔实验室已经制成条带状高临界温度的超导材料，IBM公司和能源转换装置公司也制成薄膜状的高转变温度的超导材料，斯坦福大学用高转变温度超导材料制成了超薄膜胶片。目前日本有100多家研究所研究新超导材料，其中20％以上是企业的研究所。住友电气工业公司和藤仑电线公司已经用陶瓷系列超导材料制成线材。日本许多研究机构和企业已经纷纷行动起来。制造超导材料的钇等稀土元素在国际市场上空前紧俏，一场在超导技术应用上的激烈竞争正在各国展开。
为了研究开发超导技术在国防和商业上的应用，美国议会正在审议成立专门委员会，国防部已拨出专款资助超导研究。我国在超导研究方面也不甘居人后，成立了国家一级的领导小组、超导技术专家委员会和超导技术联合研究开发中心，将“高临界温度超导电性的基础研究”作为国家基础研究的重大关键项目，在发展高温超导电性的研究上取得了可喜的成绩。1986年，我国科学家在40K实现了超导转变；1987年，中国科学院物理研究所以赵忠贤为领导的小组独立地、几乎与美国休斯顿大学朱经武领导的小组同时获得了“钇钛铜”氧化物超导体，把超导临界温度一下子提高到90K，实现了高温超导。
高温超导技术的迅速发展，让我们由衷地感到欢欣鼓舞。展望未来，超导材料将为我们带来现在还无法预见的许多东西，超导材料的开发和应用必将开创一个新时代。
2.比飞机还快的超导悬浮列车
速度高达400～500千米/小时，车厢悬在空中，窗外景物刷刷而过！“哇，真是好刺激、好棒的感觉！”21世纪中叶，你将会在中国乘上超导悬浮列车，寻找到这一份感觉。普通列车的最高时速很难超过300千米，这是由于列车车轮和铁路之间存在着摩擦力所致，而超导悬浮列车则不存在这样的问题，因为它是悬浮在空中进行运动的。摆弄过磁铁的人，对超导悬浮列车为什么能浮起来一定很容易理解。当把一块磁铁的北极（或南极）和另一块磁铁的南极（或北极）挨近时，它们会立即吸在一起。但如果把一块磁铁的北极和另一块磁铁的北极靠近，它们总是挨不到一块，即使用力把它们挤在一起，只要一松手，它们就会立即分开。这是因为在它们之问存在一种排斥力。超导悬浮列车就是利用磁铁同极相斥的原理制成的。列车侧壁安装着由铝线制成的线卷，底部安装着由Ni—Ti合金制成的超导线圈。当超导线圈通过很强的电流时，便产生强大的磁场，磁感应强度很高。随着直流电机启动列车，轨道上的铝线产生感应电流，形成新磁场。因为两个磁场的磁力方向相反，在斥力作用下，使列车悬浮起来。通过改变铝线圈中电流的大小可控制列车的运行速度，十分方便。这种列车悬浮在超导“磁垫”路基上行驶，时速高达400～500千米，约为20世纪90年代中国普通特快列车的5倍，从北京到上海只要3个多小时。如果将超导悬浮列车装在真空隧道中运行，速度可达1600千米/小时，比超音速飞机还要快。但建造这种隧道困难很大，因而不易实现。
3.引起机电产业革命的超导电力输送
一台普通的大型发电机需要用15～20吨铜线绕成线圈，如果用超导线圈，只要几百克就够，而发出的电力是一样的。大家知道，在电力输送过程中，送电、变电、配电的每一步骤都有电阻，大量的电力在输送过程中被白白浪费了。
为了克服电阻的影响，对远距离送电就要采用高压输电，它可以把电力输送到很远的地方，但是由于它是采用高压输电，给人们生活带来许多不便。而在超导输电方式中，高温超导体的电阻为零，电流在很小的电压如100 V左右就可由发电厂送到千家万户，既安全又省电。到了那时候，所有的变电所和变压器都不需要了。一切家用电器、工业机电设备都发生了翻天覆地的变化，这就是即将到来的机电产业革命。超导材料的出现有可能像半导体材料一样，在世界范围内引起一场工业和技术革命。
当然，与超导体有关的技术远不止这些，其他还有如火箭磁悬浮发射、超导磁选矿技术、超导量子干涉仪等，由此将会形成一种新兴产业——超导产业。科学上没有平坦的大道，同样，在科技产业化的道路上也并非一帆风顺。需要克服的困难很多，尤其在提高临界温度和线材方面要取得突破性进展，还需要经历一段艰苦的历程。这让人不由想起20世纪50年代半导体实用化之前的情况。那时人们一方面对半导体晶体管的发明寄予厚望，希望它给电子工业带来一场革命；另一方面，却又担心成不了气候，因为当时半导体材料和半导体器件确有许多不足之处，认为它大致上只能用来代替电子管。后来，随着半导体科学的研究和半导体材料制造工艺的发展，半导体材料成为电子世界的基础，广泛应用到收音机、录音机、电视机上，进入了人们的家庭里，形成了巨大的产业。展望超导材料的未来，当解决了诸如临界温度等阻碍超导产业发展的问题之后，超导材料将会把一个新鲜的世界展现在你的面前。
4.超导受控热核反应堆
支持现代工业的主要能源是石油和煤，由于它们是上百万年地球变化的结果，所以是不可再生的资源，开采越多，枯竭的日子就会越近。而太阳能与此不同，取之不尽，用之不竭。水能更是有天文数字的涵量。利用核反应实现能源的开掘，对人类的前途至关重要。
在原子弹中，铀裂变放出巨大的能量。比这个能量还大的是氢的同位素氘、氚聚变时产生的能量。在海水中氘、氚极为丰富，加之反应后产生的是惰性气体氦，对环境不会造成污染，因而具有不可比拟的优越性。
如果想建立核聚变反应堆，利用核聚变能量来发电，必须先建成磁场容积达数10立方米、磁感应强度约10万特的大型磁场空间。如果用常规磁体来实现，该热核反应堆生产的全部电能只能维持该磁体系统的电力消耗。显然，若想利用热核反应来发电，首先必须解决大体积高强度的磁场。这种磁体贮能应达400亿焦，结构复杂，应力巨大，只有超导磁体才能满足这些要求。一般认为，核聚变的成败，主要取决于在装置中能否用超导磁体代替普通磁体。目前所采用的超导环形磁体，其半径达10米左右，功能尚在完善之中。
5.提高飞机寿命的粉末冶金技术
粉末冶金的工艺过程与以往的概念大相径庭。它的产品是把金属用一定的方法制成金属粉末，将这些粉末在模具中压制成具有一定形状和尺寸的零件，再在低于金属熔点的温度下烧制为成品。
普通粉末冶金的原料是用机械粉碎法或化学沉淀法制备的，颗粒较大，从力学性能上来说，与普通的铸件和锻件相差无几，部分还有所降低。但是，它可以制成用其他冶金方法无能为力的制品，比如难熔金属制品、多孔部件，而且节能、省材、高效。
20世纪70年代以来，快凝粉末冶金发展了起来，其合金不久就在许多方面超过了常规的合金材料，在航空航天、汽车制造、能源等领域占有重要地位。快凝技术生产的轻合金、钛合金、工具钢、高温合金，成为高技术新产品的标志，它的应用还大大促进了相关新领域的发展。
快凝粉末冶金技术的中心思想是使熔化的合金在极高盼冷却速度下凝固成细微的粉末。这个速度可以达到每秒100000℃以上一通常的合金冷却速度是100℃左右。在这么快的速度下，液态金属还来不及结晶或刚开始结晶就变成了固体，成为直径只有几微米的固态粉末，要制备这么细的粉末，必须采用雾化法，它的装置和设备虽然复杂，但大大改进了合金的性能。
新技术的为粉末冶金技术发展带来了福音。现代工业中常用的铝合金，是在铝中添加一些别的金属如镁、铜、锌得到一种性能优良的材料。但是，就像水中只能溶解一定的盐一样，固态的铝也只能溶解一定的其他金属，这使得合金性能的提高受到了限制。采用快凝技术，可以使其他金属的含量提高好几倍，使材料的强度、韧性和工作寿命都有所增加。钛合金具有轻质、高强和耐腐蚀的特点，在航空、深海、化工等领域有着美好的前景，被称为“21世纪的金属”，但它的加工性太差。如果用快凝技术制备钛粉末合金，可以加工出许多复杂的飞机大型部件以及发动机关键部件。以往，人们用精密铸造工艺生产航空发动机上的高温合金涡轮盘和涡轮机叶片，难以避免的气泡降低了工件寿命。快凝粉末冶金技术可以有效地避免这种缺陷的产生，提高寿命和稳定性。
6.奇异的高分子
我们经常听到高分子、大分子、聚合物、高聚合物这样的称谓，觉得神秘得不得了。其实，只要你有了一些基本的化学知识，掌握它们也就不在话下了。
高分子是有机化合物。有机化合物的特点是含有碳原子。碳原子与碳原子之间，碳原子与氢、氧、氮之间能形成稳定的共价键。由于碳原子是4价，所以可以形成为数众多的、结构不同的有机化合物，已知的有机化合物的总数已经接近千万。在这庞大的有机化合物队伍中，不乏具有各种特殊结构因而具有特殊功能的化合物。高分子新材料就是在这个基础上发展起来的。
第二，高分子之所以称为高分子，就是因为其分子量高，至少在1万以上，高的可达几百万以至上千万。分子量高所带来的性质上的变化，主要是使高分子化合物具有一定的机械强度。人们还可以根据高分子的结构特征，利用各种手段，改变这些结构，以制造出所需性能的产品；还可以引入具有功能性的基团，制出有功能的材料。
第三，高分子材料有三大家族：塑料、合成纤维和合成橡胶。在全世界塑料的通用品种中，聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种的总产量在亿吨左右。其他如透光性好的有机玻璃，称为“塑料王”的耐腐蚀塑料聚四氟乙烯，作为工程塑料的聚砜、聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亚胺和常用作泡沫塑料的聚胺脂等，都是人们所熟知的。在合成纤维中涤沦、腈纶、尼龙早已进入千家万户。在合成橡胶中，丁苯橡胶和顺丁橡胶已经部分代替天然橡胶，其消费量正在逐年增长。
高分子科学家已经开始探索如何去合成或模拟天然的高分子——也就是具有生物活性的高分子，因为天然的动、植物本身就是由高分子所组成的。一旦能够合成生物高分子，就可以合成部分生物组织或器官，人类在解救人的生命的旅程中又可大大地向前迈一步了。
7.合成纤维的“六姐妹”
合成纤维的品种有十几种，但最常用的是六大纶：聚酯胺纤维和商品名尼龙。其特点是强度高、耐磨性强、密度小、不蛀，可用于做衣服、降落伞、渔网等；聚酯纤维，商品名涤纶，其特点是弹性好、耐皱性好，可与其他纤维混纺，用于做纺织品、帆布、电器绝缘材料等；聚丙烯醇纤维，商品名腈纶，其特点是手感柔软、保暖性好、织物不易起毛结球、耐晒，但强度低、易燃，可用于人造毛皮、毛织物的制造，特别是造用于制作窗帘、幕布、帐篷等室外用品；聚丙烯纤维，商品名丙纶，是由丙烯聚合，经熔融纺丝而成，其特点是耐酸碱、强度较高、密度小，是现有合成纤维中最轻的一种，但耐光性差，可用于做工业上的绳索、网具，也可与棉、毛、粘胶纤维混纺作衣料用；聚乙烯醇纤维，商品名维纶，是合成纤维中吸湿性最大的一种材料，强度较高、耐酸碱，但耐热水性不好，弹性、染色性较差，可与棉混纺，织成维棉布；聚氯乙烯纤维，商品名氯纶，比其他纤维具有较强的耐酸碱性，但耐热性差，在70℃时就开始收缩，沸水收缩率较高，可作纯纺和混纺的织物，工业上用作耐酸碱滤布及制渔网、帆篷、绝缘布等。
总之，高分子合成材料具有质量小、绝缘性能好等特点，所以发展很快，但都有先天不足，即它们都在不同程度上对氧、热和光有敏感性。然而，随着高新技术的迅速发展，高分子合成材料的大军必将日益壮大，在新经济的大潮中，充当着举足轻重的角色。
