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颠覆物理学!美国团队宣布常温超导技术大突破,人类将迎来新纪元

颠覆物理学!美国团队宣布常温超导技术大突破,人类将迎来新纪元

社会



前不久,美国宣布在核聚变技术上取得历史性突破,这意味着人类在复制太阳能源的技术上取得了从0到1的突破(详情点击:震撼!美国宣布核聚变成功!复制太阳能量,一小杯可用几百年,人类能源历史性里程碑)。



本周,美国科学家团队又宣布了一项巨大的技术突破——常温超导技术。这个技术颠覆了传统物理学定律,将来一旦推广开来,意味着电力的传输将没有损失,人类真正迎来纯电时代。如果加上核聚变技术的完善,人类迎来绿色能源已经看到曙光。


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什么是超导体?

“超导体”,(英文名:superconductor),又称为超导材料,顾名思义,就是电阻为零的导体,电力的传输将不再需要损耗,还能确保材料内部的磁场为零。早在1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)及其团队就发现了汞在极低的温度下,其电阻消失,呈超导状态。2年后,昂内斯获得了诺贝尔奖。


但是,实现超导的条件相当苛刻。随后的几十年中,科学家实现超导的临界温度从23.2K(-249.95℃)跃升到 (-109℃),虽然看上去取得了很大突破,但是零下109摄氏度与现实生活仍相差太远,因此超导只能在全球少数几个具备条件的科学实验室进行。


而这一次,是由美国罗切斯特大学机械工程和物理学教授兰加·P·迪亚斯 (Ranga P. Dias) 及其团队研究出来的,他们使用一种叫镥箔的稀有金属,将其压在两颗钻石之间,然后将含有99%的氢气和1%的氮气的气体泵入里面,将气压加大到1GPa(相当于1万倍大气压),在150华氏度(约65摄氏度)加热一天,24小时后释放压力,随着温度降低到室温状态——70华氏度(约21摄氏度),实现了零电阻。



这一历史性的突破,是人类首次在常温状态下实现超导体。“我持谨慎乐观的态度。”华盛顿卡内基科学研究所的科学家 Timothy Strobel 说,他没有参与迪亚斯博士的研究,但他表示从论文里的数据来看,非常不错。”


“如果这是真的,那将是一个非常重要的突破!”休斯顿大学的华裔物理学教授朱经武(Paul CW Chu)说,朱经武曾在1987年将超导温度提高到90K(﹣185.15℃)以上,打破液氮的“温度壁垒”(77K)。


对人类生活革命性影响


我们都知道,从1870年代电力的广泛使用掀起的第二次工业革命至今已经超过250年,在很多行业仍然无法成为主导,其中最主要的原因之一就是电能在传输过程中的消耗,根据能量守恒定律,发电要损耗、传输要损耗、使用也要损耗,也就使得电力的应用始终受到制约,超导体一旦开始广泛应用,在许多领域都将带来革命性的突破。



根据ChatGPT的回答,超导体的应用范围非常广泛,主要有以下方面——



  • 能源传输和储存:超导材料具有低电阻和高电流密度的特性,因此可以用于制造高效的电缆和传输线路。此外,超导材料还可以用于储存电力,例如用于制造超导磁体,使得储能密度更高,效率更高。

  • 医疗:超导磁体可以用于磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、以及其他诊断和治疗技术中。

  • 科研:超导材料在物理学、化学和材料科学等领域的研究中具有重要作用。例如,用于研究量子现象、高能物理学和超导电子学等。

  • 运输:超导磁悬浮技术可以用于制造高速列车,这种列车可以通过磁力浮起并在轨道上行驶,从而避免了摩擦和空气阻力的影响。

  • 其他应用:超导材料还可以用于制造电机、发电机和变压器等设备,以及航空、国防等领域的应用。



如果说人工智能是第五次科技革命的话,超导技术的广泛应用可能带来第六次科技革命,人类现有的电器将全部被超导材料取代,进入全电气化的时代,已经可以看到曙光。尤其是前面所说核聚变技术的革命性突破,两个合起来后,人类将真正进入清洁能源时代。


当然,目前这两项技术还只能在实验室实现,但是已经完成了0到1的突破,非常难能可贵,也希望这些技术早日完成商业化,走入寻常百姓家中。


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