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室温超导引爆全球,但商业化仍然遥远
“人类新纪元即将开启,第四次工业革命即将来临。”国内外超导领域接连放出重磅消息,虽然目前实验和论文尚存在争议,但在社交媒体上已然掀起的一股由超导引发的人类科技大爆炸预测。
室温超导有重大进展?
韩国团队:论文存在缺陷,已要求下架
就在今年7月,一股室温超导风暴席卷全球,韩国研究团队在预印本网站arXiv发布论文,声称合成了全球首个室温常压超导体——改性铅磷灰石晶体结构(LK-99),LK-99是由铅磷灰石稍加变动的六方结构,引入了少量的铜,使其可以在127摄氏度以下表现出超导性。
该论文一经发布便引爆了全球物理学界。
什么是室温超导,为何这研究成果反响巨大?室温超导能应用于哪些领域?我们距离这一技术还有多远?
超导即超级导电,这一现象是指电流可以在材料中零电阻通过,且具有完全抗磁性。超导体又称超导材料,指在特定温度下电阻为零的导体,拥有零电阻、完全抗磁性等特征,广泛应用于储能、磁悬浮列车、电力输送、核磁共振等领域。
而室温超导指的是在常温条件下实现的超导现象。按照凝聚态物理学标准,室温指300K(27℃)。日常所说的室温,范围则相对较广。 此前的超导材料,均需要在较低温度下才能进入超导状态。
简单来说,这一技术能让电子在常温状态下快速通过,且没有电阻没有能量消耗,若室温超导能够实现将颠覆当前的能源体系,为产业带来巨大变革,这也是韩国这轮研究能够震惊世界世界的原因。
然而就在外界为之狂欢之际,这篇论文的研究方再生变故。
据财联社报道,ArXiv信息显示,该研究团队包括量子能源研究所代表李硕裴(音)、高丽大学研究教授权英完(音)、汉阳大学荣誉教授吴根浩(音)以及曾任职于韩国电子通信研究院(ETRI)的金贤卓(音)等。
在论文引起国际关注后,李硕裴近日在接受韩联社采访时称,研究团队并未准备好发表论文,但权英完在未征得其他作者同意的情况下,就擅自发布了论文,团队目前正向ArXiv要求下架论文。
李硕裴还表示,这项研究其实是针对今年4月发布在韩国期刊的超导体论文的补充,并且已向国际期刊申请审查。
金贤卓在接受美国媒体采访时也表示,论文还存在很多缺陷,是在未经他许可的情况下发表的。
革命尚未成功
自韩国方面公布研究成果后,全球科研团队开启了一波实验复现验证的大潮。
7月31日,美国劳伦斯国家实验室发布了一篇简短的分析,利用计算机模拟显示,LK-99为常温常压超导材料的可能性很大。
8月1日下午,B站的一段实验视频再度引爆了超导概念。
一名为“关山口男子技师”的UP主先后上传两段视频,并以文字备注称:在华中科技大学材料学院常海欣教授指导下,博士后武浩、博士生杨丽验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体。该晶体悬浮的角度比韩国量子能源研究中心Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。
在视频中可以看到,华中科技大学研究团队合成的LK-99晶体,即是显微镜下的“小黑点”,直径以微米计算。将一块钕铁硼磁体放在其下,“小黑点”随着钕铁硼磁体的靠近和远离,不停地倒下或立起,无论S极还是N极均产生上述反应,即排斥和磁极无关,显现出抗磁性。
但该UP主也指出,目前只验证了迈斯纳效应,只有一片几十微米大小的样品,若进一步测电阻还需等下一批样品出来。
截至目前,相关视频播放量已超过600万,弹幕评论区纷纷表示,这是见证历史的时刻。
据财联社报到称,中国科学院物理研究所博士后赵康强调:“单单能悬浮还不足以证明就是室温超导。按道理,室温下测试难度小,测试数据应该会很好。但是他们(指韩国团队)的数据很差,也没有证明是零电阻,而零电阻才是超导的最佳证据。”
对于美国劳伦斯伯克利国家实验室所发布的研究结果,赵康解释称,这并非是一篇可以“盖棺定论”的文章。“目前来看,美国实验室所发的文章意义不大,理论模型有一定的主观性和欺骗性,最终还是要靠实验结果来证实。”
简单来说,超导体有两个基本特征,一是零电阻,二是迈斯纳效应。可以说过去很长一段时间里,科学家们始终在这一领域不断探索。
从目前的结果来看,成功复现实验的华中科技大学及韩国团队公布的原始材料都只实现了部分悬浮,但可以肯定的是,LK-99确实实现了材料方面的突破,为寻找室温超导提供了可行路径。
变革交通、能源、信息技术
室温超导商业化仍然遥远
全球范围内爆发的室温超导热潮勾起了了人们对技术商业化应用的幻想。
有人称,常温常压超导实现后以后,将直接进入第四次工业革命,人类将进入新的纪元。这一说法并非空穴来风。
目前,传统超导技术已经被广泛应用在了军事、医疗、能源等领域,而室温超导实现以后,应用领域将被大幅拓宽,毫无疑问,这将是一场革命性的工业升级。
先不说室温超导带来的衍生技术,单是一个无损输电便可以让全球的格局,让人类的生存方式发生巨大变化,因为,超导材料具有零电阻的特性,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。
商业化应用方面,室温超导技术的实现会让磁悬浮列车完全替代高铁,成为主流的交通工具,一个小时一两千公里不再是科幻世界里的构想。由于没有损耗,超导材料还可以制作能量密度比目前任何电池都大得多的储能设备,轻松实现充电五分钟,续航2000公里。这将直接变革全球的高速交通方式。
此外,芯片也不用再顾及发热的问题,手机可以拥有小型超算的能力,量子计算机也不用在低温环境工作——算力瓶颈从此被突破,数字技术迎来大爆炸。
最后,任何被能源限制的产业都会迎来爆发,作为可控聚变工程的核心部件之一,超导磁体是其实现稳态运行的关键技术,以此为基础的可控核聚变呼之欲出,人类对能源的利用步入新阶段,可支配能源将无限增长,资源内卷的时代将成为过去式。
总而言之,专家学者口中的“室温超导、迈斯纳效应、临街磁场、晶格畸变”等晦涩词语其实最后都可以指向一个方向——“无限能源”。
室温超导的热潮为人们编织了一个如科幻电影般的无损世界,但现在谈商业化运用似乎还太早,目前低温和高温超导材料仍然是主流,室温超导材料仍有很长一段路要走。
原标题:《开启第四次工业革命,人类进入新纪元?室温超导引爆全球,但商业化仍然遥远》
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