东方文库 > 热点文章 >

若室温超导实现世界会发生啥改变

| 金梅

若室温超导实现世界会发生啥改变

首先,常温超导将带来能源革命。原本电力的传输会产生消耗,且随着距离的增加,消耗会越大。目前,电力运输耗损一般为6%-7%,远距离输电则耗损更大。而常温超导零电阻的特性,或将实现超长距离无损耗输电,产能和利用效率将会大大提升。

无耗损的电力传输和高效的能源存储将对普通百姓生活产生很大影响,比如降低电费,新能源汽车实现充电5分钟行驶2000公里,磁悬浮列车或成为日常,未来将直接改变人们的交通方式。

此外,更可能影响国际格局。毕竟,现在国际政治博弈中其实主要有两大重点:第一,能源;第二,能源的运输。如果超导能够较小成本地解决能源无损运输,甚至可以考虑在撒哈拉沙漠这种无人区,全都铺上太阳能板,然后把电再无损地送到全球各地,冲突和博弈的格局必将发生变化。

其次,常温超导促进工业科技的升级换代。例如,为制造运行速度更快的计算机、超灵敏传感器等奠定基础。目前,计算器与消费电子的技术与材料创新,都是为了要实现高速计算、高频高速传输、小型化等要求,而超导 特性将会颠覆既有的产品设计与材料、技术,如:不再需要散热系统、光纤/高端CCL(铜箔基板)被取代、先进制程门槛降低等,让即便是小如iPhone的移动装置,都能拥有与量子计算机匹敌的运算能力,能量利用的效率直接上天了。可以说,算力的瓶颈将被突破,人工智能和数字技术将迎来爆发式发展。

世界上还有很多东西需要用到磁。比如核磁共振仪,也就是MRI。MRI需要用到超导磁铁。而目前的技术下,超导磁铁需要保持很低的温度,需要消耗大量液氮来冷却,这也是核磁共振检查费用比较高的其中一个原因。如果超导实现了,核磁技术也将迎来变化。

在半导体产业链,超导现象的应用落地也将是一大福音。因为目前半导体制程需要大量能量,如台积电、三星的先进晶圆制程需要消耗电力,预计2025年台积电用电量将占中国台湾整体的12%,若超导体的技术可行,将大大降低晶圆厂的能源消耗。

再者,超导将推进可控核聚变的研究。目前,可控核聚变还很难实现,科学家研究的方向,主要就是在核聚变的周围,用巨大的磁场,约束住爆炸产生的各种高能粒子,然后缓慢释放,这样就能做到加以利用。我国在合肥建设的全球首个全超导托卡马克东方超环(EAST)装置就是利用这样的原理,但装置外面的超导体却需要维持在零下200度等极端条件,这让相关装置成本极高。如果常温超导成功了,必将非常有效地推动可控核聚变的发展。

超导是什么意思

所谓超导,是指电流通过时没有因为受到任何阻力而导致损失,导体的电阻为零。超导体是一种能在完全无电阻下传递电流的材料,因为零电阻,就可以在不过热或耗费大量能源情况下,创造超强磁场。

超导现象通常在极低温或极高压环境状态下出现,是一种普遍存在的特性,并不限于特定的元素或材料类型。目前所发现的各种具有超导电性的物质,其中包括金属单质、含金属化合物、非金属单质、非金属化合物……许多物质在普通条件下就是完全绝缘的陶瓷,只有在极特殊的环境下才展现出超导特性。

在过去,要实现材料的

事实上,就在LK-99相关论文发表后不久,论文创作团队成员之一就对外表示,该论文存在缺陷,系团队中的一名成员擅自发布,目前团队已要求下架论文。但这似乎并没有妨碍到A股超导概念被市场热炒。根据统计,东财的超导概念指数8月1日-2日累计涨幅超过8%,部分个股甚至连续两日封住涨停,20cm涨停的情况也有出现。

不过,有部分公司在消息公布后紧急辟谣称,并未涉及室温超导业务。

根据时代财经的报道,百利电气证券部负责人8月2日表示:“那个(室温超导)跟我们没什么关系”。该公司2022年报显示,超导电力技术是其前瞻性技术创新业务,控股子公司北京英纳超导技术有限公司是国内较早成立的专业研发高温超导材料的企业。对此上述负责人进一步表示,公司业务涉及高温超导,但并非主营业务。

同属超导概念的国缆检测也在8月2日晚间披露异动公告称,公司主营业务为提供电线电缆及光纤光缆的检验检测等专业技术服务,高温超导电缆检测属于公司可提供的检测领域之一,高温超导电缆在摄氏零下196度下运行,与常温超导概念无关。公司目前没有与常温超导概念相关的技术,未产生收入。

事实上,超导概念的类似异动年内已有先例。

将时间倒推到今年3月8日,彼时美国罗彻斯特大学有团队宣布其找到一种新材料,可以实现“近常压”室温超导,消息公布后次日超导概念股开盘大涨,永鼎股份、百利电气等一字涨停。不仅如此,根据科创板日报当时的报道,相关传闻不止点燃了行情,也让维权群的热度提前飙升,仅仅是3月8日晚间,各种“常温超导维权群”截图在社交平台流传,多个群一小时内就有200多人加入,但群内消息却真假难辨。

不仅如此,网友对于超导概念也是调侃居多。根据财联社的报道,有网友在LK-99消息公布后调侃称,人类从导体到超导体的发现之旅用了180年,从发现超导现象到疑似发展室温超导用120年,而A股从发现室温超导到实现可控聚变仅用了60分钟,炒作资金已经蜂拥而至,此外还有网友开玩笑称“封单数决定科技含量”。

超导性,仅是环境维持成本就非常高,所以这次“LK-99”材料的常温常压超导性才会如此引发关注。

超导发展史一览

1908 年,荷兰物理学家 Kamerlingh Onnes 成功将氦气液化。1911 年,Onnes 在用液氦将汞的温度降到 4.15K 时,发现汞的电阻降为零。他把这种现象称为“超导性”。他也因此获得了诺贝尔物理学奖。

自此,汞成为了科学家发现的第一个超导体,其超导 Tc 为 4.2K。所谓的超导 Tc 即超导转变温度,也就是超导体由正常态进入超导态的温度。

1957 年,John Bardeen,Leon Neil Cooper 和 John Robert Schrieffer 3 位美国科学家提出了以他们姓氏首字母命名的 BCS 理论,该理论解释了超导现象的微观机理。

基于这一理论,科学家 McMillan 提出,超导转变温度可能存在上限,一般认为不会超过 40 K。这就是历史上著名的麦克米兰极限。

1986 年,德国科学家 Johannes Bednorz 和瑞士科学家 Karl Müller 发现陶瓷性金属氧化物可以作为超导体,开启了铜基高温超导体的时代,从而获得了 1987 年诺贝尔物理学奖。

1987 年,美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及大陆科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到 90K 以上,液氮的“温度壁垒”( 77K )也被突破了。

2008 年,东京工业大学的细野秀雄与其合作者发现了新的一类铁基超导体。随后,铁基超导体的超导临界温度很快被提高到 55K 。

2012 年,清华大学的薛其坤及其合作者发现生长在 SrTiO3 衬底上的单原子层 FeSe 具有高于77K 的超导临界温度,这也是目前铁基超导体的最高超导临界温度记录。

2015 年,物理学者发现,硫化氢在极度高压的环境下(至少 150GPa ,也就是约 150 万标准大气压),约于温度 203K(-70 °C)时会发生超导相变,是目前已知最高温度的超导体。

2018 年,中国物理学生曹原以第一作者发表两篇论文于《自然》期刊,发现了两层石墨烯以 1.1 度的偏转夹角叠起来时实现了 1.7K 温度下的超导。

如今,超导的故事还在继续......

“室温常压超导”为何让全球振奋?

实际上,室温超导和相关“研究成果”并不是首次出现。早在2018年,两位印度科学家宣称,一种金银纳米粒子构成的混合物在13℃下显现出超导特性。但这项研究在当事人2019年5月发布修正后就不了了之。

今年3月,美国罗切斯特大学的迪亚斯团队宣称发现了室温超导,但不久后就被多个实验团队发表声明质疑,该文章也在质疑声中被撤稿。

先说意义,有分析认为“如果有人能够攻破室温常压超导,并最终实现商用,其巨大的价值很有可能开启第四次工业革命。”

——能源利用效率极大增长,无需再开采化石能源,环境得到保护,人工智能飞速发展……

“超导体”能够在特定温度下保证电阻为零,具有零电阻、完全抗磁性等特征,能被广泛应用于储能、磁悬浮列车、电力输送、核磁共振等领域。

中邮证券指出,室温超导意味着超长距离无损耗输电得以实现,这将引起全球电力网络的新一轮的基建狂潮,除此之外超导磁体、超导电缆、超导磁悬浮列车等方面均将有所突破。

以磁悬浮列车为例,日本的低温超导型磁悬浮技术,利用超导材料做成超导线圈,通过在车厢上安装制冷机,保证超导线圈能够处于低温超导状态。

当有电流传输通过导体,导体不发热,电流几乎不损耗,而通电产生的磁力能让列车保持上浮,并向前推进。然而,超导所需的超低温度,成为相关技术推广普及的痛点。

最开始,超导体需要接近绝对零度的低温,一般要用液氦实现,每公斤要一两百元;而后来出现的“高温超导”(此处特指临界温度进入液氮温区的超导体)用液氮就可以实现,每公斤4元,成本和矿泉水差不多。

如果室温常压超导材料取得突破,无疑将在能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域产生变革,浙商证券指出:

更高效的能源传输、转换与存储:超导材料利用零电阻的特性,可以无损耗地传输电力,使得能源传输效率、稳定性和可靠性极大提升;

更高速的交通方式:超导材料带来电能传输效率的提升和磁悬浮列车降低成本的可能,将直接影响高速交通方式变革;

更快的信息处理速度:超导材料在低温环境下具有高度的量子特性,可用于构建量子计算机,运算速度远超现有计算机,或将在信息处理领域带来巨大变革;

更先进的治疗手段:超导材料在医学领域具有广泛的应用,例如MRI、超导线圈等。常温常压下超导材料的出现,将为医疗设备的小型化和便携化提供可能,推动医疗技术的发展。

常温超导“热疯了”!

事实上,就在LK-99相关论文发表后不久,论文创作团队成员之一就对外表示,该论文存在缺陷,系团队中的一名成员擅自发布,目前团队已要求下架论文。但这似乎并没有妨碍到A股超导概念被市场热炒。根据统计,东财的超导概念指数8月1日-2日累计涨幅超过8%,部分个股甚至连续两日封住涨停,20cm涨停的情况也有出现。

不过,有部分公司在消息公布后紧急辟谣称,并未涉及室温超导业务。

根据时代财经的报道,百利电气证券部负责人8月2日表示:“那个(室温超导)跟我们没什么关系”。该公司2022年报显示,超导电力技术是其前瞻性技术创新业务,控股子公司北京英纳超导技术有限公司是国内较早成立的专业研发高温超导材料的企业。对此上述负责人进一步表示,公司业务涉及高温超导,但并非主营业务。

同属超导概念的国缆检测也在8月2日晚间披露异动公告称,公司主营业务为提供电线电缆及光纤光缆的检验检测等专业技术服务,高温超导电缆检测属于公司可提供的检测领域之一,高温超导电缆在摄氏零下196度下运行,与常温超导概念无关。公司目前没有与常温超导概念相关的技术,未产生收入。

    相关文章

    热门推荐

    点击加载更多
    83
    c
    上一篇:周杰伦演唱会2023年行程安排 下一篇:室温超导风暴来袭
    168661