超越电阻——室温超导将如何重塑现代科技

晋月聊军事 2023-08-13 00:52:02

前段时间,韩国研究团队发表文章宣布探索出一种常温超导体LK-99后,迅速在全球科技圈掀起一股惊天浪潮,由于该材料制备过程相对简单,于是各个国家科研人员更甚之部分业余玩家也开启了“炼丹”之路。随着各高校和科研机构的严谨反复论证,证实该材料并未出现“室温超导”的相关特性,并且韩国低温超导委员会专家也表示LK-99并非常温超导体。但是韩国团队这次室温超导体的重要尝试让全世界再次认识到室温超导体所能带来的巨大潜力。接下来将介绍一下室温超导体及部分例子,主要强调室温超导的电阻为零特性,以及它对电子器件、能源传输和科学研究的潜在革命性影响。

韩国团队公布的室温超导体LK-99(图片来源于网络)

室温超导体是指能够在相对较高的温度下(通常是摄氏零上数十度至数百度)实现超导现象的材料。超导现象是指在一定温度下,材料的电阻变为零,电流能够在其中无能耗地流动。传统的超导体通常需要在极低温下才能实现超导状态,而室温超导体的发现引起了科学界和工业界的极大兴趣,因为这将为能源传输、电子器件等领域带来革命性的改变。

以下是一些已知的室温超导体的例子:

氢化硼(MgB2):转变温度约39开尔文,是传统BCS超导体中最高的。

铜氧化物(Cu-1234):转变温度约40开尔文,属于铜氧化物高温超导体。

铁砷化合物(LaFeAsO):转变温度约26开尔文,属于铁基超导体。

石墨烯:理论预测石墨烯在特定情况下可以室温超导,但实验还未证实。

拓扑绝缘体:在界面效应下,也被预测可以实现室温超导。

轻元素化合物:一些含有轻元素(如氢、氘、锂等)的化合物在高压下也被发现实现了室温超导。例如,含有氢化锂(LiH)的化合物在一定压力下可以在室温附近实现超导。

其他超导体(图片来源于网络)

需要注意的是,尽管已经有了一些室温超导体的报道,但这个领域仍然处于活跃的研究阶段,科学家们正在努力理解室温超导的机制,并寻找更多的室温超导材料。这些发现有望在能源储存、传输、高效电子器件等领域产生重要影响。如果室温超导体能够大规模应用,将会给人类社会带来重大的影响和改变,涉及多个领域:

室温超导体潜在应用(图片来源于网络)

1.能源传输和储存革命:目前,能源输送存在能耗较大的问题,室温超导体的应用可以显著减少输送电能的能耗,提高能源传输效率。此外,室温超导体可用于高容量、低能耗的能源储存装置,如超导电池,有助于平稳调节能源供需,解决能源储存难题。

2.电力系统改进:室温超导体的应用有望改进电力系统的效率、稳定性和可靠性,减少电力损耗,增强电网的韧性,从而提高电力供应的质量。

3.电子器件和通信技术:室温超导体可以用于制造更高性能、更节能的电子器件,如超导电子元件和超导量子比特用于量子计算。此外,它还可能引发通信技术的新突破,改进信号传输和处理速度。

4.交通和交通基础设施:室温超导体的应用可改进交通系统,如高速列车、磁悬浮交通等,提高交通效率,减少运输成本和能耗。

5.医疗和科学研究:室温超导体的高强磁场特性可以广泛应用于医学成像设备(如MRI)和科学研究中的粒子加速器,帮助研究更小、更复杂的物质和现象。

6.环境保护:室温超导技术有可能促进可再生能源的开发和利用,从而减少对化石燃料的依赖,降低温室气体排放,有助于应对气候变化。

(图片来源于网络)

然而,值得注意的是,虽然室温超导体的应用前景令人振奋,但目前仍然存在许多挑战,如制备高质量的室温超导材料、解决超导体与其他材料的界面问题、降低制造成本等。科学家和工程师们需要不断努力,以克服这些障碍,实现室温超导技术的商业化和大规模应用。

参考:能量守恒无损耗?韩国发现“室温超导”这次靠谱吗? - 科学探索 - cnBeta.COM

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