“常温常压”的超导体才真正值得欢呼 | 连线上海超导朱佳敏

近日,据《科学新闻》报道,美国罗切斯特大学的研究团队宣布,他们已经创造出一种在室温和相对较低压力条件下工作的超导体。这个人类在21摄氏度条件下实现了室温超导的消息,令全球物理学界炸锅了!

aps大会上,迪亚斯发布了室温超导的大发现(图片源自网络)

欢呼的同时,

到底这是一次“室温超导”的

颠覆性突破,

还是一场乌龙秀?

“如果是在常温常压下

把超导材料研发出来了,

那是真的可以颠覆全球了。”

上海超导科技股份有限公司

(以下简称“上海超导”)

总工程师朱佳敏向上海科技介绍,

“所谓的‘室温超导’

在我们超导圈内,

并不是什么太轰动的大新闻。

我觉得如果说

他们今天真的做到常温常压超导体,

大家才都应该跳起来欢呼。”

朱佳敏介绍,作为上海市高新技术成果转化项目自主创新十强、上海市科技小巨人培育企业 ,上海超导现在所做的钇钡铜氧高温超导材料,是从1987年发现开始研发至今。2011年成立的上海超导,在上海市的大力推动下,经过十年多的攻关,终于实现了第二代高温超导带材的量产。

目前,全球具有生产二代高温超导材料能力的企业超过16家,上海超导位列前三。

此次超导材料全球轰动的

主要引爆点在哪?

朱佳敏向我们一一拆解。

引爆点一

21摄氏度“室温”超导

1911年,昂纳斯把水银放在液氦里测了一下,发现神奇的超导的特性出现了。在温度降到某一个点,材料的电阻突然变为了0。从那个节点开始,人类就开始寻找各种各样的超导材料。直到现在,超导材料已经有成千上万种,但是真正实用化的超导材料就那么几种,统称“低温超导”或“高温超导”。

所谓“低温超导”,工作在绝对零度附近的4.2k(开尔文,约合-269摄氏度),用液氦来制冷。低温超导材料是在上世纪六十年代发展成熟的一种超导材料,制备起来相对比较容易。但由于工作的环境温度特别低,制冷成本比较高。

所谓“高温超导”,工作在零下196摄氏度,用液氮制冷。之所以叫“高温”,实际上是“相对高温”,并不是真的高温。上海超导就属于高温超导在国内的龙头企业。

长期以来,公众觉得拥有零电阻的超导材料一直带着一个“枷锁”。这个枷锁就是“低温”。因为要实现低温制冷,无论是贵的液氦还是便宜的液氮,在大面积应用情况下都需要一定的成本。

所以,

一旦科学家能够把

超导材料的“低温”枷锁给去掉,

的确就是引爆全球的一个热点。

引爆点二

1gpa的压强

1gpa约等于1万个大气压。

那么所谓的1gpa到底是多少?

迪亚斯用了一个不常用的压强单位,

而且上次是267gpa,

给大家一个直观感受,

是以后能降的更低。

实际上1gpa约等于1万个大气压,

仍然属于高压的范畴。

此次迪亚斯的研究成果

实际上是在高压下寻找一个

临界温度更高的超导材料,

相关的工作已经开展了近10年,

将超导材料去掉了一个

“低温的枷锁”,

但又加了一个“高压的枷锁”。

在超导材料的实际应用中,

“高压”比“低温”更难获得。

引爆点三

人工智能寻找的镥-氮-氢体系材料

迪亚斯用了一种

平时实验室里不常用的金属元素“镥”,

并且号称这种材料是ai做出来的。

正值chatgpt火遍全球,

让超导材料这个话题破圈、引爆。

引爆点四

近常压超导应用技术的黎明已至?

事实上,1987年钇钡铜氧高温超导材料被发现时只是一块陶瓷属性的材料,这样的陶瓷属性材料只有做成柔性连续化的材料才能够应用。经过科学界和工程界的努力,直到2011年,在上海交通大学的实验室里才做出了我国第一根百米级的钇钡铜氧高温超导带材。

我们也经历了一个漫长的研发历程,十年磨一剑。从2011年至今,期间我们花了5年时间把国产化的装备一台台都自己造了出来,又花了5年的时间来调试摸索量产化的工艺。从一开始跟着美国人跑,我们去紧追他们,到现在我们能够在第一梯队并跑,未来我们还要实现领跑。

高压常温超导如果要实用化,也同样需要做成柔性连续化的材料才能够应用,同时载流能力、电磁和力学性能都是超导材料实用化的关键指标。因此高压常温超导对于应用来说还比较遥远。

此次室温超导的成果发布

对超导材料制备有什么启示?

朱佳敏说:“比如说我们以后做的其他超导材料能不能加点压力,或者说能不能引入一些氢元素等等,这对我们来说都是启示。同时作为超导材料研究的一条新的路径,对探索超导体本身的机理有很大的意义。”

目前量产后的高温超导也用在了可控核聚变上,作为“人造太阳”,可控核聚变对人类的能源利用来说将是颠覆性的改变。

“期待未来真正有颠覆性的常压室温超导材料问世。如果说以后真正地经过科学家们的努力,把超导材料变成了一个没有‘高压枷锁’,同时没有‘低温枷锁’的常温常压超导体,我们的确要跳起来欢呼。这将是全人类的一个重大突破。”朱佳敏说。

上观号作者:上海科技