自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来，火车开始成为人们出行最常选用的交通工具。然而，随着火车速度的提高，轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动，发出很强的噪音，严重影响了乘客的乘坐环境。并且列车行驶速度愈高，阻力就愈大。当火车行驶速度超过每小时300公里时，就很难再提速了。而如果能够使火车从铁轨上浮起来，就可以消除火车车轮与铁轨之间的摩擦，大幅度地提高火车的速度。但如何使火车从铁轨上浮起来呢？近代超导技术的发展，正好为解决这个问题提供了可能。超导磁悬浮方法可将列车在轨道上悬浮起来，利用超导体直线同步电机可以非粘着地推动列车高速前进。磁悬浮列车能无机械接触地由电磁推力稳定地升起和导向。它升起的高度离轨道一般大于10厘米。在静止或低速行驶时，仍由列车的车轮系统支撑。它的升举力、导向力和推进力都靠超导直线电机产生。在轨道上安装了一系列电机的相绕组，这些相绕组从电力系统获得能量，并与列车上的超导磁体相互作用，推动列车前进。
德国和日本是世界上开展磁悬浮研究较早的国家。德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV（Magnetically Levitated Trains）于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录。这相当于中等飞机的速度，且无噪音、无污染、无振动，其载重量更是普通客车所无法比拟的。而在我国，上海磁悬浮列车经过两年的商业试运营，已于2006年4月26日示范运营线项目26日正式通过国家竣工验收。
除此以外，利用超导磁体还可以制成电磁推进船，且已于1992年1月27日下水试航。相信随着研究的不断深入，超导材料将为未来的交通工具注入更多的新鲜元素。
超导为大多数国人所认识应该是在1987年2月25日，这一天，我国国内各大报刊纷纷以大字标题登出了头条新闻：“我国超导研究取得重大突破！”新闻中讲到，中国科学院物理研究所近日获得起始转变温度在绝对温度100℃以上的高临界温度超导体。这项研究成果居于国际领先地位。从此以后，报纸、电视、广播中不断传来世界各国科学家和中国科学家在超导研究中取得重大进展的消息，一时间，像一阵旋风一样，“超导热”席卷了全世界。
其实，对超导的研究是一个循序渐进的过程。最初发现的较高临界温度的超导体，是1941年时德国科学家艾舍曼等人发现的氮化铌，临界温度为15K。到1973年，在一类叫A-15结构的物质中，泰斯塔迪等科学家获得了232K的临界温度。这个记录直到1986年之前都没被打破。但科学家们并没有因此而灰心，而是继续努力地探索着，并且又提出了许多新的理论设想。例如，在1963年，美国物理学家利特尔提出，除了电子和点阵相互作用的机制之外，在另一种电子和激子相互作用的机制中，也可能会有很高临界温度的超导体。后来，人们又在理论上继续发展了利特尔的想法，提出了各种结构的激子超导体设想。虽然这种新的超导机制最终还没有得到实验的确证，但它的提出却促进了人们对有机超导体的研究。尽管有机超导体的临界温度目前还不太高，但它无疑是一个很有前途的新的研究方向。
探索高临界温度超导体的历程是漫长、曲折、艰巨的。但终于到了1987年2月15日，美国国家基金宣布，朱经武等物理学家发现了临界温度为98K的超导体，但没有公布材料成分。时隔不久，2月24日，中国科学院举行了中外记者新闻发布会，郑重宣布，物理研究所的赵忠贤、陈立泉等13名中国科学家获得了液氮温区的超导体，转变温度达100K以上，材料成分为钡—钇—铜—氧。至此，人们终于实现了液氮温区超导体的多年梦想，完成了科学史上的一次重大突破。中国科学家的研究工作也随之跨入了世界先进行列。
从1973年232K最高临界温度记录，一跃而至液氮温区，转瞬间梦想变成了现实，人们终于可以摆脱液氦制冷的种种不便了。由于氮气在地球上极为丰富，液氮的制备也很容易，所以这一次腾飞的意义非同小可。超导临界温度的这一大幅度提高，可以说是20世纪科学史中最重要的事件之一。
迄今为止，研究得最仔细的液氮温区超导体仍然是钡—钇—铜—氧体系。大量实验证明，这一体系的结构和超导电性对氧含量和氧有序都十分敏感。钡—钇—铜—氧的制备工艺十分简单，它可在空气中或氧气流中用高温（约950℃）陶瓷烧结的方法获得。
超导材料的研究是当今世界上一门新兴的科学技术，鉴于超导材料能影响人类生存的许多重要领域，各国的材料科学家都在竞相探索它的结构、研究它的性能，以求率先找到具有高临界温度的超导材料。可以这样说，高温超导材料的突破，必将深刻地促进尖端科学技术的发展，从而加速人类文明的进程。含苞待放的超导之花，必将带来一个缤纷的世界。
神奇的“土”家族——稀土材料
“稀土”一词是18世纪沿用下来的。稀土最早是芬兰化学家加多林在瑞典的一种矿石中发现的。因为当时用于提取这类元素的矿物比较稀少，而且获得的氧化物难以熔化，难溶于水，也很难分离，其外观酷似“土壤”，而称之为稀土。
稀土元素包括化学元素周期表中镧系元素——镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y），共17种。稀土元素的性质很活跃，因此自然界中多以复杂氧化物、含水或无水硅酸盐、含水或无水磷酸盐、磷硅酸盐、氟碳酸盐以及氟化物等形式存在。
关于稀土，在我国还曾发生过一个耐人寻味的故事。
陶瓷一直是我国最常出口的一种产品，而一件最平常的中国陶瓷出口交易，却震动了一代极具历史责任感的中国化学专家。
这是什么原因呢？原来：西方某国一直是我国陶瓷产品的一个小消费国，一般每年只从我国进口一定数量的各种陶器瓷器。然而它突然决定大量进口中国的陶瓷马桶，并愿以稍高的价格作为代价。一些有识之士敏锐地察觉到，这件事似乎并不寻常：为什么突然间需要如此大量的陶瓷马桶呢？且这种进口量显然大于该国市场的最大需求量；该国感兴趣的为什么偏偏是一家并不起眼的陶瓷厂的产品，而不是“陶都”、“瓷都”或其他著名厂家的名牌产品呢？而且不惜高价“抢购”等等太多的疑问。
谜底很快揭开了，很简单，但更耐人寻味：这个地方生产陶瓷马桶的原料中含有微量稀土金属，那是我国当时工艺水平难以提取因而“忽略不计”的极低含量；然而，进口国却把这批本应如厕的马桶“请”进了工厂，提取了稀土，转而销售稀土材料成品，包括高价出口给我国。专家们不仅震惊：我国稀土资源占世界稀土资源的80%。作为稀土蕴藏量如此大的国家，我们为何还不得不高价进口本属于我们自己的稀土金属材料？
如今稀土工业已在我国大力发展，并形成了南北两大生产体系：北方以包钢稀土高科公司和甘肃稀土公司为轴心，构成了以包头稀土资源为主，四川资源为辅的轻稀土产品生产体系。骨干企业有核工业202厂、包头鹿西罗纳稀土有限公司、包头市和发稀土厂、包头市稀土冶炼厂、哈尔滨稀土材料厂、四川稀土材料厂、四川什邡吉大化工厂、安宁河稀土冶炼厂等。主要产品有稀土精矿、稀土硅铁合金、混合稀土化合物、富集物、混合金属等。稀土精矿的生产能力和处理、加工能力达50000吨。
南方以上海跃龙有色金属有限公司为龙头，构成了以江西、广东两省离子型稀土资源为主的中重稀土生产体系。骨干企业有广州珠江冶炼厂、广东阳江稀土厂、江苏新威集团、江苏溧阳方正稀土总厂、江阴加华稀土冶炼厂、江苏江飞稀土冶炼厂、江西龙南稀土公司、江西寻乌稀土公司、江西省稀土公司、江西核工业713矿等。主要产品为各种高纯单一稀土化合物和金属、富集物、混合金属和合金。分离总规模已超过10000吨，并开始大规模加工分离北方轻稀土原料。
而稀土元素因其具有未充满的4f电子层结构，电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质，也已被广泛应用到科学技术的各个方面，尤其是现代一些新型功能性材料的研制和应用。
维生素在人类体内的含量很少，而它却是维持人类生命必不可少的营养成分。而稀土元素也有“工农业的维生素”的美称。稀土作为植物的生长、生理调节剂，对农作物具有增产、改善品质和抗逆性三大特征；同时稀土属低毒物质，对人畜无害，对环境无污染；合理使用稀土，可使农作物增强抗旱、抗涝和抗倒伏能力。例如，施加了添加有稀土的肥料后，小麦可以平均增产7%以上；西瓜吸收了稀土的营养后，不仅又大又圆，而且甘甜可口；还有，牛食用了添加有稀土成分的饲料，可以多长出9.4%的鲜牛肉……目前，稀土肥料、稀土饲料已在农业生产中得到了广泛的推广应用，给人类带来了更多的收益。
在荧光灯的关键物质——荧光粉中加入少量稀土元素，可以起到节能的作用，并且光效、光色好，寿命长。稀土还可以作为显示器的发光材料——稀土元素中的钇和铕是红色荧光粉的主要原料，广泛应用于彩色电视机、计算机及各种显示器。目前，我国年产彩电红粉300～400吨，计算机显示器红粉50～100吨，以满足国产3500万支彩显管和近百万支显示器的需求。
为了治理因汽车尾气引起的城市空气污染问题，需要将汽车尾气中的CH、CO氧化，对NOX进行还原处理。稀土元素正是汽车尾气净化剂的主要原料。
稀土同样为陶瓷工业注入了更多的色彩。选用稀土原料烧制的瓷器，色泽艳丽、柔润、均匀，是一般着色剂难以做到的。且独特的变色效果，更是精彩绝伦。随着照射光强度的不同，变化各种颜色，异彩纷呈、瑰丽多姿。
除此之外，稀土材料还有多方面的重要用途。稀土光学玻璃使照相机的镜头更透明、均匀，从而得到的照片也就更清晰、生动和逼真了；稀土是钢铁工业中必需的添加剂；材料工业中，磁光材料、储氢材料、磁制冷材料要以稀土为“主角”，激光材料、超导材料、光导纤维、燃料电池等也同样离不开稀土。可见稀土元素对人类的重要性。但稀土的发现路途并不平坦。
1794年加多林发现的“钇”土，只是为人类人生稀土元素揭开了一个序幕。
大家都知道一般的金属矿石，经过冶炼之后，往往都可以得到纯净的金属。然而稀土元素却由于性质相近，往往共同存在于同一种矿石中。其数目之众，令人咋舌，更令化学家们伤透了脑筋。在加多林发现“钇”土40多年后，也就是1842年，瑞典化学家莫桑德尔分析出，加多林发现的“钇”土中还有“铒”土和“铽”土两种稀土。转眼又过了35年，1878年瑞士化学家马利纳克竟又从“钇”土中找到它的又一个兄弟：镱土。然而两年后，瑞典化学家尼尔逊经过详细分析，发现土“镱”土竟是“镱”和“钪”的合体。又经过了千百次的重结晶，分离，以及离子交换、光谱法等分离手段，化学家们又从中分离出了“钬”和“铥”。
然而，化学家们并没有停止努力。法国化学家布瓦博法朗对氧化钬经过上千次重结晶，除去了杂质，得到一种新的稀土元素镝，它的法语意义即为“难以取得”。1905年，又是法国化学家乌尔宾又从氧化镱中分离得到“镥”。至此，人类共经过了110年的辛勤劳动，从原以为是“单胞胎”的钇土中竟分离得到了钇、铽、铒、镱、钬、铥、镝、镥、钪9种元素。
稀土家族的其他8个兄弟的降生，也有着同样艰辛的过程。1803年，法国化学家克拉普罗特（Klaproth）等发现了铈土。36年后，莫桑德尔于1839年竟又从铈的硝酸盐加热分解过程中分离得到新的一个成员：镧，希腊文是“隐藏”的意思。1878年，化学家德拉方坦从铌钇矿中提取出新的元素化合物，他认为其中含有一种意为“使人迷惑”的元素，第二年，布瓦博法朗揭开秘密，从铌钇矿中分离出新的稀土氧化物，他命名为“钐”；然而“钐”的稀土成员身份却被更多的化学家们因认为这是不纯净的元素而拒绝认可，直到它的兄弟铕从中诞生后两个兄弟才一块儿被世人接受。以后人们又分得了钕、钆、镨等元素，其中镨、钕性质如此相似，直到1885年才由化学家威尔斯巴赫（Welsbach）给它们鉴定了身份：镨，“绿色双生子之意”；钕，“新的双生子”之意。终于，稀“土”家族的17个元素全部诞生了。人类用了200年时间来发现稀土元素，这其间就渗透着几代科学家的艰苦卓绝的努力。然而这并没有结束，稀土元素要被人们应用，仍然需要化学家的智慧和努力。
从稀土元素的发现过程中，我们不难发现，它们在为人类所鉴别时，最大的困难就是如何把它们分离开来。现在到了稀土材料的应用阶段，尤其是特种稀土材料的应用，为了充分发挥每个稀土元素的特色性能，稀土矿的分离提纯仍然是一个重大难题。
稀土元素的分离方法，历史上曾有过分级结晶法，即把粗制产品再溶解、浓缩、结晶、溶解、浓缩……一次次重复操作，直到达到一定的纯度。这种方法工作量大，且不连续，产品在操作过程中损失也较多。后来又有过离子交换法。更值得重点关注的是溶剂萃取法，因为它不仅已代替了前两个方法成为当今主流，分离纯度达到了9999％以上，分离效率高，可以连续操作而适于工业化生产的需要；更重要的是，我国北京大学化学与分子工程学院徐光宪院士等专家在几十年的辛勤耕耘中创立了串级萃取理论，不仅使我国稀土元素实现了工业化生产，取得了极佳的经济效益和社会效益，还成为国际上领先潮流的稀土金属分离方法，值得我们为之骄傲！
